автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Метод расчета радиационной обстановки при разработке урановых месторождений системами с подэтажной отбойкой (на примере рудников ВостГОКа)

Министерство Росскйстой Федерации по атомной эвертжж

Всеросийский проеетно-изысгательский и мэучмо-исследовательский инстктуг промышленной технологии

■1167® и,-

На правах рукописи Для служебного пользования За. N1 Об'

КОВАЛЕВСКИЙ ЛЕОНИД ИВАНОВИЧ УДК 622.349.5002 (622.8 )

МЕТОД РАСЧЕТА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УРАНОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СИСТЕМАМИ С ПОДЭТАЖНОЙ ОТБОЙКОЙ

(на примере рудников ВостГОКа)

Специальность 05.15.02.•Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации иа соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА. 1994

/ У

/

\,

Работа .выполнена в московской ордена Трудового красного Знамени Всероссийской проектно-изыскательском и научно-исследовательском институте промышленной технологии и Украинском проекно-изыскательском и«научно-исследовательском институте промышленной технологии

Научные руководители: кандидат технических наук.

в. И. Первое)

кандидат технических наук, я. в. Павлов

\

Официальные оппоненты: доктор технических наук.

профессор Н. В. Дений кандидат технических наук.

. А. н. Чуиаченко Ведущая организация: приаргунское производственное горнохимическое объединение (ППГХО)

Зашита состоится в___час.

на заседании Специализированного совета ____

при Всеросийском проектно-изыскате'льскои и научно-исследовательской институте пронышлеоной технологии по адресу: 115409. носква. Каширское шоссе. 33 с диссертацией нохно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат, разослан "___"________1994г.

Ученый секретарь Специализированного совета канд. техн. наук

А. Б. Зверев

ВВЕДЕНИЕ

Особенностями уранового рудника являются высокая степень изменчивости горно-технических условий разработки и геолого-геофизических характеристик горного массива в пространстве и во времени, динамичный характер работ, ограниченные возможности процатривзния выработок и большие затраты на их проведение. Эти особенности затрудняют расчет радиационной обстановки на рабочих местах и управление вентиляционной системой рудника.

При существующих параметрах эффективность использования вентиляции, как основного средства радиационной зашиты подземного персонала в урановых рудниках, не превышает 40 - 507., что требует повышенного расхода воздуха и увеличивает затраты на вентиляцию.

На Ингульском и Смолинском рудниках ЕостГОКа (Украина) получила распространение групповая подготовка блоков. Вентиляционная сеть этих рудников имеет сложную структуру с большим числом диагональных соединений, затрудняющая управление воздухораспрсделением. В этих условиях загрязненный воздух нередко поступает из камер на рабочие места, ухудшая радиационную- обстановку, которая на момент замера превышала нормативные аначения по эксплуатационным блокам в среднем,соответственно в 2.2 и 1.7 раза.

Снижение допустимого предела эффективной эквивалентной досы (ЭЗД) для персонала с 50 до 20 мЗв/год, рекомендованной Международной комиссией по радиационной защите (МКРЗ) в Публикации (160, потребует увеличения количества подаваемого в рудники воздуха, кчк минимум, в 2 раза и больших дополнительных затрат. Поэтому, основным путем перехода на новые нормативы является повышение эффективности использования существующих вентиляционных систем за счет рационального распределения воздуха "в сети горных выработок, стабилизации режима вентиляции и оперативной корректировки схем проветривания

по мере развития горных работ. Это.достигается, в частности, ссвер шенствованием метода прогноза радиационной обстановки и повышением надежности работы вентиляционной системы.

Применяемые методы таких расчетов базируются на исполъзова нии обобщенных эмпирических зависимостей, связывающих дебит радона .с подготовленными аапасами урана и другими геолого - геофизически ми характеристиками рудного массива, а концентрацию его дочерних продуктов в исходящей воздушной струе эксплуатационного блока с геометрическими параметрами выработок. Однако эти метода не учи тыьаот зависимости дебита радона от количества поданаомэго воздуха топологии схем проветривания эксплуатационного блока и сло.тли для практических расчетов радиационной обстановки.

Целью исследований является совершенствование метода рас чета радиационной обстановки при разработке'урановых месторо.адени£ системами с подэтажной отбойкой дли .понишення эМектииноети hcho.ii аованмя вентиляции как основного средства радиационной защиты по; ьемлого персонала.

Идея работы заключается в использовании эмпирических псж. еателей, обобщенно характеризующих воздухопроницаемость горной массива и топологию горних выработок для разработки математически модели прогноза дебита радона с учетом количества подаваемого в их хту воздуха и накопления его дочерних щюдуктоь в кдмегш эксплу тационных блоков.

Научные положения.

1.. Рассматривая преимущественно фильтрационный мехнпиз выделения радона в рудничнуи атмосферу установлено, что дл прогнозирования дебита радона с учетом его зависимости о количества ¡сдаваемого воздуха целесообразно использовать змл ричсский показатель, оооОщмнно характеризующий воадухоиронш «мость массива и топологию горних выработок и позволяют пппеы-чмги лолю пацока. ьиделиис&гося из трещин руднш

массива в горные выработки.

2. Средние-аначеыия показателей радоновыделения для каждого конкретного рудника достаточно стабильны в течение длительных интервалов времени и могут быть определены экспериментально .по соотношению дебитов радона при рааличных расходах подаваемого в рудник воздуха.

3. При определении числовых аначений показателя эффективности использования воадуха, применяемого в расчетах накопления дочерних продуктов радона и характеризующего аэродинамические осоаешшсти вентиляционной системы эксплуатационного блока, необходима учитывать схему проветривания и топологию входящих "в него горных выработок. ,

Обоснованность и д-о стоверность научных положений и выводов подтвер.мдается применением в теоретических исследованиях апробированных методов математической статистики, сопоставлением полученных закономерностей с лабораторными данными, а такмз положительными результатами промышленных экспериментов и внедрением разработок. Наибольшее относительное отклоне-' ние экспериментальных данных, используемых при построении эмпирических зависимостей, не превышало 24%.

Науч'ная новизна .работы состоит в следующем:

- установлена математическая зависимость выделения радона а горные выработки от параметров работы, главного вентилятора, отлича-'. юшдяся учетом и методом определения эмпирического показателя, обобщенно характеризующего воздухопроницаемость массива и топологию горных выработок в пределах 0. 2 - 10 единиц;

- для системы разработки подэтажными штреками установлены эмпирические зависимости значения коэффициента эффективности проветривания эксплуатационного блока от его параметров, отличающиеся учетом совокупности основных технологических факторов, что позвали-

ет с достоверностью Р » 0/95 при погрешности 0.15 прогнозировать радиационную обстановку в горных выработках;

- установлен коэффициент воадухопотребности рудника, отличающийся учетом схемы проветривания и топологии горних выработок, она чение которого изменяется в пределах 0.03 - 0.45 отн. ед. , что поз воляет оперативно .производить расчеты вентиляционной системы по рз диационному фактору.

Практическая аначимость работы заключает сн в:

- разработке метода прогнозирования радононыделения и возд хопотребности рудника, учитывающего зависимость дебита радона от количества подаваемого воздуха;

- создании метода экспериментального определения значений п< казателей радоновыделения путем изменения режима проветринашш и I практической апробации этого метода на рудниках ВостГОКа;

- совершенствовании метода расчета накопления дочерних прод: ктов радона в эксплуатационных блоках при камерных системах рнзр; ботки с подэтажной отбойкой;

- определении численных значений показателей испольаовани: воздуха и установлении эмпирических зависимостей этих показателе от схемы проветривания блоков и количества подэтаж/эй;

- разработке и внедрении комплекса технических решений по о тимизации схем проветривания Ингульского и Смолинского урановы рудников ВостГОКа, что позволило повысить эффективность" радиацио ной безопасности подземного персонала.

Реализация работы. Основные результаты диссертационной работ использованы:

во "Временном руководстве по расчету проветривания*и проект рования вентиляции рудников отрасли". РД8-012-90;

в "Расчете необходимого количества воздуха на рудниках". 1А

.том. энергетики и промышленности СССР. Обнинск 1990;

при разработке и внедрении рекомендаций по улучшению радиаци-нной обстановки на Ингульском и Смолннском рудниках ВостГОНа;

для прогноза дебита радона и разработки рекомендаций по со-ершенствованию схемы проветривания при проектировании 3-й очере-;и строительства Смолинского рудника •ВостГОКа.

Апробация работи, Основные положения дисеерта-[ионной работы доложены и получили одобрение на седьмой и восьмой |бщеинститутских научно-технических конференциях молодых ученых и пециалистов - проектировщиков (г. Москва, 1983г. и 1986г.); на петой общеинститутской научно - практической конференции аспирантов [ соискателей ВНИПИ прокггехнологии (г. Москва, 1937г.); на техннче-:ких советах Украинского филиала ВНИПИлромтехнологии (г. Желтые Во« [ы, 1976 - 1989 гг); на конференции в НИГРИ, г. Кривой Рог,(1391г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано И пе-[атных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 89 страни-1ах машинописного текста и содержит 12 рисунков, 9 таблиц, список [спользованных литературных источников из 102 наименований, 0 лри-южений на 32 страницах.

Во введении . обоснована актуальность.работы и сформулирована (ель исследований. В первой главе приведен обзор и анализ сущгстьу-)щих методов йрогнозирования дебита радона в рудничную аткде^ру и >асчета концентрации его дочерних продуктов в вентиляционной сети >удника, дан анализ перечисленных вопросов, намечены задачи прсяо-' (имых исследований. Во второй главе рассматривается разработанная шт.ором математическая модель, фильтрационного выноса радона в горше выработки, учитынаюшдя количество подаваемого в рудник воздуха.

описан метод определения значений показателей радоновыделения в не турных условиях путем изменения режима проветривания рудника и npi ведены результаты использования этого метода на рудниках ВостГОКг В третьей главе описан метод расчета радиационной обстановки в sí сплуатационных блоках с испальаованием эмпирического показателе характеризующего аэродинамические особенности проветривания камер! и топологию горных выработок, описаны методика и результаты лабор; торного моделирования процесса проветривания таких блоков пров< денного автором с целью установления зависимости эффективности м пользования воадуха от схемы проветривания и количества подэтаде даны результаты . натурных исследований Йакопления дочерних проду тов радона в эксплуатадионны блоках. В четверто'й главе дан расче радиационной обстановки и воздухопотребности для Ингульского и См линского рудников ВостГОКа при различных вариантах схемы проветр вания и приведена оценка технико-экономического эффекта от оптим зации их вентиляционных систем. В заключении формулируются осно ные результаты проведенных исследований и даны рекомендации по и дальнейшему использованию.

Автор выражает искреннюю признательность за постоянное вниь Hilé и помощь в работе коллективам лаборатории'радиоэкологии (НИЛ-ВШШИ промышленной технологии и научно-исследовательского OTflej Украинского НИШ промышленной технологии, а также инженерно-тех; ческим работникам Инг'ульского и Смолинского рудоуправлений Во< ГОКа, за организацию натурных экспериментов и внедрение реауль' тов исследований в проекты и производство.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследованию механизма выделения радона в рудничную атмосфе и методам расчета накопления его дочерних продуктов в вентиляци ной струе посвящено множество работ. В практических расчетах про

тривания обычно испольгуют приближенные зависимости, а значения коэффициентов определяют эмпирическим ,путем.

Предложенные И. В. Павловым и С. С. Покровским зависимости для прогнозирования дебита радона основаны на представлении о пре-иму-щественно фильтрационном механизме его выноса по макротрещинам рудного массива и свяэывают его дебит -с подготовленными запасами урана. Однако используемые авторами формулы расчета воздухопотребнос-ти сложны в применении и не учитывают зкспотенциадкной зависимости дебита радона от. количества подаваемого в шахту воздуха.

Для расчета накопления дочерних продуктов радона (ДПР) в камерах эксплуатационных блоков А. М. Чумаченко, Л Д. Салтыков, Ю, М. Пе-рвов, Г.В. Буряковская и др. предложим эмпирический показатель "коэффициент использования воздуха" (Кв), характеризующий аэродинамические особенности проветривания камеры. Значения этого показателя определяли на лабораторных моделях и в натурных условиях, а также рассчитывали исходя из эмпирических зависимостей значений данного коэффициента от геометрических"размеров камеры и воздухоподводя-щих выработок. Однако эти"зависимости не в полной мере учитывали схемы проветривания эксплуатационных блоков, особенно при групповой их подготовке и топологию источников радоновыделения. . *

Для оптимизации вентиляционной системы рудника Е. А. Зеленко-вым и И. В. Павловым предложена обобщенна!) зависимость, связиваюцш среднюю величину скрытой энергии (ВСЭ) ДПР с дебитом радона, проветриваемым' объемом, количеством подаваемого воздуха и показателями, характеризующими расположение рабочих мест и распределение Еоадуха. Здесь также не учитывается зависимость изменения дебита радон:» при изменении количества подаваемого воздуха и аэродинамические особенности проветривания камер эксплуатационных блоков.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе на-

мечены следующие з а д а ч и:

- разработать математическую модель процесса радоновыделени учитывающую количество подаваемого воздуха и фильтрационные пар .метры горного массива;

- разработать и апробировать метод определения значений пок аателей радоновыделения в производственных условиях;

- разработать математическую модель процесса накопления доче них продуктов радона в атмосфере камеры , эксплуатационного блок

- изучить на' моделях и апробировать в натурных условиях пр цесс накопления дочерних продуктов радона при различных варианта схемы проветривания;

- установить зависимость воздухопотребности от схемы проветг вания и "внедрить комплекс технических решений по оптимизации вент ляционных систем урановых рудников ЕостГОКа.

Дебит радона в рудничную атмосферу зависит йт большого чис.! параметров, значения которых варьируют во времени и в пространст! При этом значения коэффициента диффузии радона в трещинах массш коэффициента трещинной пустотности и др. , влияющие на радоновыде.; ние, сложно определить экспериментальным путем и создать математ ческув модель для прогнозирования- дебита радона.

На практике дебит радона рудника в целом незначительно из) няется во времени и зависит главным образом от общего развития г< ных работ. Это дает возможность представить совокупность рудж целиков в виде эквивалентного горного массива, а набор фактор! характеризующих процесс радоновыделения, заменить обобщенным по1 зателем, значение которого определяют эмпирическим путем. Кроме ' го, в трещиноватых скальных породах, фильтрационный механизм вы: са радона является преобладающим и диффузионной составляющей это: процесса распространения по макротрещинам можно пренебречь.

Поэтому, при обосновании дебита радона в рудничную атмосферу (Д, Бк/с), была разработана теоретическая модель, связываются его с дебитом радона из структурных отдельностей горного массива в макротрещины (Дтр, Бк/с) и количеством подаваемого в шахту воздуха

3

(О, м /с) следующим выражением

2 2 Д - Дтр-а-о [1-ехр(-1/а-(3 )Э, -(1)

1 2 5

где а - эмпирическая постоянная, с /м .

По физическому смыслу постоянная "а" обобщенно характеризует фильтрационные свойства, топологию рудного массива, аэродинамические параметры и топологию вентиляционной сети. При выводе зависимости (1) величиной "а" обозначено

1.5-Кпр-Н

а = - , (2)

Ь "^(»тр + ав-Кп).?^

2

где Кпр - коэффициент проницаемости горного массива, м ; ?? - постоянная, характеризую^ аэродинамическое сопротивление горных вы-2 6

работок, Па-с /м; I - расстояние между выработками ограничивающие горный .массив из которого происходит фильтрационный вынос радона, м; 1}а - динамическая вязкость воздуха, Па-с; я^р - трещинная пустот-ность, отн. ед; ж - доля свободного радона, выносимого из струртур-ных отдельностей в трещины массива, отн. ед{ Кп - соотношение между концентрацией радона в макротрещинах-массива и в отдельностях вблизи их поверхности, отн. ед; лЯп- постоянная распада радона.

Наличие в выражении (1) всего двух неизвестных постоянных величин Дтр и "а" позволяет использовать для их' экспериментальной оценки метод, основанный на изменении режима проветривания рудника или его отдельных участков. Суть метода заключается в следующем. На руднике, при существующем режиме проветривания, (или на отд'.-ль-

ном, изолированном в вентиляционном отношении участке) измеряют де бит радона (Д1) и количество подаваемого воздуха (Q1). Затем изме •няют режим проветривания путем уменьшения или увеличения его коли чества и после установления нового стационарного состояния процес са радоновыделения (обычно 3-5 суток) определяют новое значение дебита радона (Д2) и количество подаваемого воздуха (Q2). Из значе ний Д1 и Д2, перед их дальнейшим использованием, вычитают значение дебита радона из отбитой руды (Дотб, Бк/с), которое практически не зависит от режима проветривания. Совместное решение системы уравне ний составленной из выражения (1) и значений Д1,Д2,01 и Q2 поаволя ет определить вначале'величину "а" а затем и Дтр.

Для оперативного расчета значения "а" предложена номограмма (Рис. 1). построенная по формуле

Д1 Q1 2 [1 - exp(- 1/a-Ql2)]

— - (—)--5-5— (3)

Д2 02 {1 - ехр[- 1/a-Q1d(Q2/Q1 Г]}

Характер кривых на рис. 1 свидетельствует о том, что описанный выще , . 2 • метод применим в диапазоне значений aQ от 0.2 до 10, что включает

практически весь рабочий режим работы вентиляторов главного провет

ривания.

По результатам экспериментов на рудниках ВостГОКа получены за

висимости вида Д » /(a^Q), изображенные на рис. 2. Значения "а"

для этих рудников не изменялись в течение длительных интервалоЕ

-5 2 6

времени и равны соответственно 0.62-10 с /и для Ингульского v .-5 2 6

1.64-lti с /и для Смолинского рудников, причем относительное сре; некЕадратичмое отклонение отдельных экспериментальных значений сос тавило 8. 5.и 14.6% соответственно. Наибольшее относительное отклс нение от среднего - 24а.

Рис. 1. Номограмма,для определения значения эмпирической постоянной "а" характеризующей фильтрационные свойства горного массива, .по намеренным соотношениям дебита радона (Д1/Д2) и количества подаваемого в шахту воздуха (В=01/(}2).

>ис. 2. Зависимость дебита радона в рудничную атмосферу от количест-' ва подаваемого воздуха для Ингульского (1) и Смолинского (2) рудников.

л;а - экспериментальные значения; Дтр - дебит радона в тревдны рудного массива

Процесс накопления дочерних продуктов радона в атмосфере эксплуатационного блока зависит от геометрических размеров и схемы проветривания камеры, интенсивности, и топологии источников радонсвыде-ления и др. Из-аа недоступности камеры для отбора проб воздуха непосредственные измерения в ней радиоактивного загрязнения атмосферы обычно невозможны. Опыт показывает, что для практических расчетов радиационной обстановки в эксплуатационном блоке могут быть использованы только те несколько параметров, значения которых несложно установить расчетным или экспериментальным путем. Такими параметрами являются дебит радона (Дбл, Бк/с) и проветриваемый объем 3

(М5л,м ) эксплуатационного блока, количество подаваемого в него во-3

здуха (Обл, м /с), концентрация (объемная активность) радона и вв'

личина скрытой энергии (ВСЭ) его дочерних продуктов во входящих и

исходящих воздушных струях, соответственно (Свх, Евх, Сисх, Еисх 3

Бк/м ). Для учета аэродинамических особенностей проветривания ка мер и топологии источников радоновыделения используются известные показатели, свяаывающие значения концентраций радона и его дочер них продуктов в исходящих струях со средними их значениями по объему камеры. Если рассматривать только.собственное радоновыделе ние блока (ибо рост ВСЭ, связанный с загрязнением входящей струи зависит только от среднего времени воздухообмена*в блоке, равногс Убл/(3бл), то использование указаьных эмпирических показателе*

« ч-З«-

ср ср

с учетом того, что в большинстве практически встрвчающхся олуча Е. о

^ » 1.4Кв в уравнении баланса общего количества дочерних прод тов радона в эксплуатационном блоке

сср'"бл'ЯЕ " Еср- *бл'ЯЕ " ^сх^Ол " <■4>

и очевидного соотношения С°сх '= Дбд/а0д позволяет получить выража- .

1Ш9

^ "-• №1

02 г Улл „ .

и с учетом известных зависимостей накопления ДПР для входящей воздушной струи полную формулу для расчета ВСЭ в исходящей воздушной струе

Е^Е^ехрС- ^л)+свх[1-ехр(- ^Д)], ^Ол^л

°6Л °0Л 2 хЕ^ал

°п.л( ♦ кв)

В (4) - (6) - эмпирическая постоянная, характеризующая рас-

-А с с

над смеси дочерних продуктов радона и равная 3-10 с,- С„„ и Е„_ -

ср ср

среднее по объему камеры содержание радона и его дочерних продуктов, соответственно, Вк/м3.

Аэродинамическая связь блока со схемой проветривания, тополо-'гией горных выработок и источников радоновыделения выражена через эмпирический показатель использования воздуха (Кв). Для изучения, зависимости аначений показателя Кв от указанных параметров проведены исследования на моделях, принципиальная схема которой изображена на рис.3. При этом испольаовался метод гидромоделирования, а роль примеси выполняли поваренная соль или черная тушь.

Значения Кв определены как в стационарном режиме, при котором примесь равномерно поступала из стенок модели, так и в нестационарном, при котором модель вначале равномерно заполняли примесью с

заданной концентрацией, а аатем в нее подавали чистую воду и уста навливали изменение этой концентрации в точке слива во времени. За видимости значений Кв от числа подэтажей и схемы проьетривания при ведены на рис. 4.

Для уточнения результатов, полученных при моделировании, автс

О

ром выполнены исследования в 14 эксплуатационных блоках, находящю ся на различных стадиях отработки. Средние значения Кв , получеь ныа в натурных условиях, оказались близки к средним, определенны} на лабораторных моделях. Дисперсия отдельных значений существеннс выше, что объясняется, как вариациями параметров радиационной"обе тановки во времени, так и отличиями фактической топологи^ горныз выработок и источников радоновыделения от принятых в модели. Иссл« давания на моделях и в натурных условиях показали, что для пракп ческих расчетов» значение Кв с достоверностью 0,95 при погрешност! 0.15 составляет 0.9 при ортовой подготовке блоков и штрековей по; готовке с коллектором для выдачи исходящей воздушной струи и 0. < - при штрековой бесколлекторной подготовке блоков.

Практическая реализация осуществлена на ИнгульСком и Смолин ком урановых рудниках ВостГОНа. Рассматривались два основных пут нормализации радиационной обстановку на этих рудниках:

увеличение количества подаваемого воздуха (при этом учитыв лось связанное с этим увеличение Дебита радона);

оптимизация схемы.проветривания с целью'исключения попадали загрязненного воэдуха "на. рабочие места (прежде всего, за счет и пользования вентиляционных' коллекторов для изолированной выдачи и ходящей струи).

На рудниках проведены детальные воздушно-радоновые и депресс онные съемки, в процессе которых определены значения дебита радон проветриваемого объема и аэродинамического сопротивления отдельн

Схема лодачи ¿оды

-— ¡$ариах/т? А

-—о $ариан/т7 Б -—< Дариая/77 3

Рис. 3. Схема лабораторной модели очистного блока.

I г 3 4 5 в 7 . Число подзтахных Выработок

Рис. 4. Зависимость коэффициента Кв от высоты камеры.

А - подача воздуха по встречным подзтажным выработкам Б - односторонняя подача воздуха без использования коллектора В-- односторонняя подача воздуха с выдачей в коллектор

ветвей вентиляционной сети. Рассчитаны на ЭВМ значения ЭРК радона в сети горных выработок для двенадцати вариантов проветривания и определены его средневзвешенные значения1 в целом по шахте. При этом рассматривались варианты с различными направлениями движения воздуха по горизонтам и основным воздухоподводящим - и отводящим выработкам; с коллектором и без них; надежность этих вариантов после проведения массовых взрывов.

Расчетные значения обшррудничного дебита радона (Др) для каждого варианта схемы проветривания ^определены из соотношения (3).

Воздухопотребность рудника ( ОФ, м /с), обеспечивающую заданное

н 3 • "

среднее значение ЭРК радона (Еср, Бк/м ), с учетом коэффициента эффективности использования подаваемого в шахту воадуха (Вс, отн. ед) предложенного И. Е Павловым, определяли по следующей формуле, полученной после преобразования выражения (1)

V-1'1 'а .Ш1--1 • <7>

•таЛ — - — •

1 -

Еср/а"В°'ХЕ'Дтр',г

где 1.1 - коэффициент резерва, учитывающий возможные отклонения от расчетной схемы Еоздухораспределения; Вс - эмпирический коэффициент обобщенно характеризующий топологию источников радоновыделения в руднике; параметра вентиляционной системы, расположение рабочих

мест и связывающий рассчитанные средние значения ЭРК радона в вен-

3

тиляционной сети (Еф, Бк/м ) с общэрудничным дебитом радона (Д. Бк/с), проветриваемым объемом (V, м ) и количеством подаваемого воздуха (0, м /с). .

Расчеты показали, что рассмотренные варианты схем проветривания отличаются между собой по обеспечению радиационной безопасности подземного персонала. Значения эмпирического показателя "Вс" (по которому оценивалось числовое значение эффективности испольао-

ания шахтного воздуха) колебались от 0.03 до 0.45 соответственно ля схем с коллектором и без него. Наиболее эффективны схемы с оллектором, имеющие, как правила, в 3 - 6 ргл меньшее значение по-азателя "Вс", чем схемы без коллекторов, и в 1.5-3 раза меньшую юздухопотребность рудника.

При выборе оптимального варианта схемы проветривания учитывав гась, что воздухопотребность рудника должна быть минимальной и )беспечиваться требуемая надежность вентиляционной сети.

' Воздухопотребность рудников по радиационному фактору для рекомендуемого варианта схемы проветривания оказалась ниже чем па доми-

! . 3

■жрующему нерадиационному фактору (пыли), составляющей 150 м /с

3

зля Смолинского и 210 м/с - для Ингульского. Эти значения потребного количества воздуха приняты в техника - экономических расчетах которые показывают, что использование вентиляционных коллекторов позволяет коренным'образом улучшить радиационную обстановку % руднике, а затраты на проходку окупаются в течение первых двух лет эксплуатации вентиляционной системы.

В предложенном варианте схемы проветривания средние по рабо-» «

чим местам значения ЭРК радона составят на Смолинском руднике

3 3

200 Бк/м , а на Ингульском - 70 Бк/м' , что ниже нормативного уровня и позволяет обеспечить для всего подземного персонала рекомендуемый МКРЗ новый предел дозы облучения по суша радиационных факторов,' равный 20 мЗв/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано законченное решение актуальной научно-техничеекой задачи совершенствования метода расчета радиационной обстановки и оптимизации схем проветривания рудника при отработке урановых месторождений системами с лодэталнсй отбойкой.

Исследования по теме диссертации позволили получить следуь "•ненаучные и практические результаты.

1. Проанализированы особенности формирования радиационной обстановки в зоне очистных работ при отработке урановых месторождений камерными системами разработки с подэтажной отбойкой. Показано, что для эффективного использования вентиляции в качестве средства радиационной зашиты подземного персонала необходимо учитывать фильтрационный механизм выноса радона из -рудного массива в горные выработки, а также закономерности накопления дочерних продуктов радона в атмосфере топологически сложных эксплуатационных блоков.

2. Установлены эмпирические зависимости дебита радона от количества воздуха, используемого для проветривания и на их-основе раз-

I о

работай и апробирован, на двух урановых рудниках метод определения числовых значений эмпирических показателей, характеризующих влия,-ние на радоновыделение горно-геологических параметров рудного массива и аэродинамического сопротивления вентиляционной сети. В зависимости от горно-технических условий разработки числовые значения эмпирического показателя находятся в пределах 0. 2 - 10 ед.

3. На моделях и в натурных условиях изучены количественные закономерности накопления дочерних продуктов'радона в эксплуатационных блоках со сложной топологией горных выработок. Предложен метод расчета воздухопотребности таких блоков по радиационному фак

тору, выраженный через коэффициент использования воздуха значение

»

которого равно 0.9 при ортовой подготовке блоков и штрековой с кол лектором для выдачи исходящей воздушной'струи и 0.4 - при штрека вой бесколлекторной подготовке блоков.

4. Предложены эффективные схемы проЕетривания очистных работ

с применением коллектора позволяющие снизить в 1.5 - 3 раза возду

хопотребность рудника и 3 - 6 раз среднее по рабочим местам значе

3

н,;е ЭРК радона. Это составит для Сталинского рудника 200 Бк/м

3

для Ингульского - 70 Ек/м и позволит обеспечить новый нормативный уровень для подземного персонала 20 мЗв/год. .

5. 'Результаты исследований использованы при оптимизации схем проветривания Ингульского и Смолинского рудников БостГОКа. Зконоыи-чеасий эффект от внедрения в проект составил 102 тыс. руб/год в ценах 1984 года.

Учитывая необходимость дальнейшего совершенствования вентиляционных систем урановых рудников в сеязи с планируемым снижением основного дозового предела для профессионалов с 50 до £0 мЗв/год. рекомендуется использовать материалы диссертационной работы при изыскании способов управления радоновыделенлем и при выборе радиа-ционно-Сезопасной технологии ведения очистных работ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Нервов ¡й М., Худиев Ч. М., Ковалевский Л. И. Исследования э^»?к-тивности выноса вредных примесей из очистной камеры// ЩШатомин-форм. Горно-металлургическая промышленность. ДЮП. 1979. Вып.. 8.

С. 46-48.

2. Ковалевский Л. И. Исследование характере распределения спецэаг-ряанений в атмосфере очистных блоков// ЦНИИатомин£«эрм. Горно-металлургическая промышленность. ДСП. 1980. Вып. 8. С. 33-34.

3. Первов И. М.Борисов а Г., Ковалевский Л. И. и др. Особенности проветривания рудников отрабатывающих месторождения системой под-этажных штреков с групповой подготовкой блоков// ЩШатоминфарм. Горно-металлургическая промышленность. ДСП 1985. Вып. 1. С. 51-54.

4. Ковалевский Л. К. Проветривание горных выработок при групповой подготовке блоков// ЦНИИатоминфори. Технический прогресс в атомной промышленности. ДСП. Сер. Горно - металлургическое производство. 198?. Вып. 1. С. 43 - 46.

5. Первов К1 М. , Ковалевский Л. И. , Мельниченко В. М. Прогноз дебита спецгаза из массива в горные выработки// ЦЮИ'лтомин&эрч. Технично:

кий #прогресс в атомной промышленности. - ДОП. Сер. Горно- мета.

лургическое производство. 1983. Вып. 5. С. £5 - 28.

i

6. Ковалевский JL И. Исследование процесса накопления дочерних пр< дуктов радона в камерах очистных блоков// ЦНИИатоминформ. Texmiuei кий прогресс в атомной промышленности. ДСП. Сер. Горно- метал лургическое производство. 1990. Вып. 3. С. 28-31

7. Временное руководство по расчету проветривания И проектировани вентиляции рудников отрасли. Первов Ю. Ы., Павлов И.Е,Муранов КГ Ковалевский Л. И. и др.// M. РД8-012-90. 141с.

8. Расчет необходимого количества воздуха на рудниках. Крет нин А. Е , Ковалевский JL И. , Слепых Е Ф., Гетто Г. С. // Мин. атом, зн ргетики и промышленности СССР. Обнинск 1990. 66с.

9. Radon in kohlengruben. W. Ktelnitschenko, L. Kowalewsky. Die £5 Jahrestagung des Fachverband fur Strahlenschutz e.V. "Umweltradi aktivitat, Radiookologie, Strahlenwirkungen". Binz auf Rugen, 28-3 September 1993. c. 75.

10. Ковалевский JL И. , Павлов И. E Математическая модель процесс фильтрационного выноса радона в горные выработки// ВАНТ,1994. N1. Н.Ковалевский Л.И., Павлов И.Е Метод и результаты определени значения показателей радоновыделения в натурных условиях// BAF 1994. N1.M.

9-9 У cflfar 6û