020902 B1 020902 B1 (11) 020902

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
020902
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
(51) Int. Cl. E21F 3/00 (2006.01)
2015.02.27
(21)
Номер заявки
201200014
(22)
Дата подачи заявки
2011.10.12
(54)
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПОДАВАЕМОГО В РУДНИК (ШАХТУ)
ВОЗДУХА
B1
(72)
Изобретатель:
(74)
Представитель:
(57)
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для
подогрева подаваемого в рудник (шахту) воздуха в холодный период года и его охлаждения в теплый
период года. Задачей изобретения является создание малозатратного способа круглогодичного
управления температурой подаваемого в рудник (шахту) воздуха, а именно подогрев в холодный
период года и его охлаждение в теплый период года. Задача решается за счет того, что
основная часть подаваемого в рудник (шахту) воздуха предварительно проходит через специальные
вентиляционные каналы, располагаемые на глубине нейтрального слоя Земли, где температура
пород постоянна в течение суток и года. При этом горизонтальные оси вентиляционных каналов
и нейтрального слоя Земли совмещают, параметры вентиляционных каналов и их взаимное
расположение определяют расчетом.
Белоусов Валерий Иванович, Шваб
Роберт Григорьевич, Батяновский
Андрей Леонидович (BY)
Шемет С.Ф. (BY)
B1
020902
(56) RU-C2-2198294
RU-C1-2117159
UA-C2-17776
KZ-А-18218
020902
(43) 2013.04.30
(96) 2011/EA/0052 (BY) 2011.10.12
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ
ОБЩЕСТВО
"БЕЛГОРХИМПРОМ" (ОАО
"БЕЛГОРХИМПРОМ") (BY)
020902
Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано для подогрева подаваемого в рудник (шахту) воздуха в холодный период года и его охлаждения в теплый период года.
Известны способы подогрева основной части подаваемого в рудник (шахту) воздуха в водяных или
паровых калориферах, расположенных в специальных калориферных каналах.
Недостатками известного способа являются высокая стоимость калориферов и их поддержание в рабочем состоянии, значительные затраты на горячую воду или пар, сезонная эксплуатация калориферов - только
в холодный период года.
Также известны способы охлаждения основной части подаваемого в рудник (шахту) воздуха в холодильных машинах и установках.
Недостатками этого известного способа являются весьма значительные капитальные затраты - до
1,53 млн евро на 1 МВт холодильной мощности, эксплуатационные - до 0,76 млн евро/год на 1 МВт; сезонная эксплуатация холодильной техники - только в теплый период года.
Ближайшим техническим решением к заявляемому способу является способ подогрева подаваемого
в рудник (шахту) воздуха в холодный период года в калориферах и его охлаждение в теплый период года
в результате подачи в те же калориферы вместо горячей воды или пара холодной воды - прототип.
Недостатками прототипа являются высокая стоимость калориферов, насосов и трубопроводов,
большой расход топлива на нагрев воды (пара) в холодный период года и необходимость наличия больших расходов холодной воды в теплый период года.
Задачей изобретения является создание малозатратного способа круглогодичного управления температурой подаваемого в рудник (шахту) воздуха, а именно подогрев воздуха в холодный период года и
его охлаждение в теплый период года.
Задача решается за счет того, что в способе управления температурой подаваемого в рудник (шахту) воздуха, включающем размещение специальных вентиляционных каналов, подогрев воздуха в холодный период года и его охлаждение в теплый период года, управление температурой подаваемого в
рудник (шахту) воздуха выполняют путем пропуска основной части этого воздуха через вентиляционные
каналы, расположенные на глубине нейтрального слоя Земли, при этом горизонтальные оси вентиляционных каналов и нейтрального слоя Земли совмещают, длину вентиляционных каналов выполняют с соблюдением условия Q1=Q2, а расстояние между вентиляционными каналами не должно быть меньше
5,0⋅dэ.
Q1 и Q2 - количество тепла, соответственно необходимое для получения (передачи) и получаемое
(передаваемое) от воздуха породе.
С целью максимального использования эффекта теплообмена воздуха с породой при нескольких
вентиляционных каналах расстояние между ними должно быть не меньше пяти их эквивалентных диаметров, где dэ - эквивалентный диаметр канала.
В предлагаемом техническом решении использованы закономерности теплообмена воздуха с горными породами. В земной коре на определенной глубине существует нейтральный слой, где температура
пород постоянна в течение суток и года и примерно равна среднегодовой температуре поверхности почвы конкретного района. Глубина нейтрального слоя зависит от характера и теплофизических свойств
породы, климата района и определяется по результатам обработки данных термометрических замеров в
геологических скважинах. Горизонтальная ось вентиляционного канала проходит через геометрический
центр тяжести его поперечного сечения, а горизонтальная ось нейтрального слоя Земли (см. чертеж)
проходит через центр его вертикальной мощности. На чертеже изображена схема управления температурой подаваемого в рудник (шахту) воздуха, где 1 - надшахтное здание; 2 - воздухоподающий ствол; 3 вентиляционные каналы; 4 - атмосферный воздух; 5 - подогретый (охлажденный) воздух; 6 - внешние
подсосы воздуха.
Пример реализации способа управления температурой подаваемого в рудник (шахту) воздуха.
В холодный период года минимальная температура атмосферного воздуха -11°C, в теплый максимальная - 40°C. Температура нейтрального слоя Земли 10°C.
Согласно тепловым расчетам два вентиляционных канала высотой "в свету" по 3 м, шириной по 4
м, с термическим сопротивлением крепи 0,000222 м2⋅К/Вт и длиной по 268 м, пройденные на глубине
нейтрального слоя Земли, позволят в холодный период года подогреть пропускаемого через них 240 кг/с
воздуха до 3,0°C, а в теплый период года охладить до 20°C; т.е. вентиляционные каналы в данном случае
позволяют заменить установку по искусственному подогреву воздуха с тепловой мощностью без учета
теплопотерь 3,36 МВт, а по охлаждению - с холодильной мощностью 4,8 МВт.
Депрессия рудника (шахты) при двух вентиляционных каналах с вышеуказанными параметрами
увеличится примерно на 250 Па.
Источники информации.
1. Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт. - 3-е изд., перераб. и доп. - Недра, 1977. - 359 с.
2. Фосс И. Затраты на охлаждение шахтного воздуха в каменноугольной промышленности
-1-
020902
ФРГ//Глюкауф (русск. пер.). - 1987. - № 24. - с. 12-15.
3. Левин Л.Ю. Исследование и разработка энергосберегающих систем воздухоподготовки для рудников: автореферат дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук. - Пермь: Горный ин-т УрО РАН, 2004. 18 с. - прототип.
4. Гончаров С.А. Термодинамика: учеб. - 2-е изд., стер. - М.: Изд-во Московского государственного
горного университета, 2002. - 440 с.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ управления температурой подаваемого в рудник (шахту) воздуха, включающий подогрев
воздуха в холодный период года и его охлаждение в теплый период года, отличающийся тем, что управление температурой подаваемого в рудник или шахту воздуха выполняют путем пропуска основной части этого воздуха через вентиляционные каналы, расположенные на глубине нейтрального слоя Земли.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные оси вентиляционных каналов и нейтрального слоя Земли совмещают, а каналы выполняют с соблюдением условия Q1=Q2, где Q1 и Q2 - количество тепла, соответственно необходимое для получения или передачи и получаемого или передаваемого от
воздуха породе.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каналы располагают таким образом, что расстояние между
ними не менее чем в 5 раз превышает эквивалентный диаметр канала.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-2-