Введение к работе
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 процатривания выработок и большие затраты на их проведение. Эти особенности затрудняют расчет радиационной обстановки на рабочих местах и упранле-ние 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 воздухораспроделением. 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 (ЭЭД) для персонала с 50 до 20 мЗв/год, рекомендованной Международной комиссией по радиационной защите С МКРЗ) в Публикации N60, 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, север шенствованием метода прогноза радиационной обстановки и повышением надежности работы вентиляционной системи.
Применяемые методи таких расчетов базируются на исполъаова или обобщенных эмпирических зависимостей, связывающих деоит 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 методи не учи тиьаот зависимости дебита радона от количества поданаомэго воздухе топологии схем проветривания эксплуатационного блока и слолни дли практических расчетов радиационной обстановки.
Целью исследований является совершенствование метода рас чета радиационной обстановки при разработке'уранових месторо.адениї системами с подэтажной отбойкой дли .повышения эМектиинаети исполі аованмя вентиляции как основного средства радиационной защиты по; ьемлого персонала.
Идея работы заключается в иепольаоьании эмпирических пок. еателей, обобщенно характеризующих воздухопроницаемость горногі массива и топологию горних выработок для разработки ыатомдтическо модели прогноаа дебита радона с учетом количества подаваемого в ш хту воздуха и накопления его дочерних продуктов в камерах эксплу тационных блоков.
Научные положення.
1.. Рассматривая преимущественно фильтрационный мехлниз выделения радона в рудничнуи атмосферу установлено, что дл прогнозирования дебита радона с учетом его зависимости о количества подаваемого воздуха целесообразно использовать змл рический показатель, оообщчнно характерішуищий иоадухопронш. «мость массива и топологию горних выработок и позволяют пппгі,елить лолю пацока. ьиделитщуося на їрещин рудної
массива в горные выработки.
-
Средние-аначемия 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.
-
При определении числовых аначений показателя эффективности использования воадуха, применяемого в расчетах накопления дочерних продуктов радона и характеризующего аэродинамические рсоаешюсти вентиляционной системы эксплуатационного блока, необходима учитывать схему проветривания и топологию входящих"в него горных выработок. ,
Обоснованность и д*о стоверность научных положений и выводов подтверждается применением в теорети-ческих исследованиях апробированных методов математической статистики, сопоставлением полученных закономерностей с лабораторными данными, а также положительными результатами промышленных экспериментов и внедрением разработок. Наибольшее относительное отклонение 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-'. юшаяся 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 погрепгаости 0.15 прогнозировать радиационную обстановку в горных выработках;
- установлен коэффициент воадухопотребности рудника, отличаю
щийся учетом схемы проветривания и топологии горных выработок, зна
чение которого изменяется в пределах 0.03 - 0.45 отн. ед. , что поз
воляет оперативно .производить расчеты вентиляционной системы по рз
диационному фактору.
Практическая значимость работы заключает сн в:
разработке метода прогнозирования радононыделения и возд хопотребности рудника, учитывающего зависимость дебита радона от количества подаваемого воздуха;
создании метода экспериментального определения значении пс казателей радоновыделения путем изменения режима проветрииания и і практической апробации этого метода на рудниках БостГОКа;
совершенствовании метода расчета накопления дочерних прод: ктов радона в эксплуатационных блоках при камерных системах разр; ботки с подэтажной отбойкой;
определении численных значений показателей кспольаовани: воздуха и установлении эмпирических зависимостей этих показателе от схемы проветривания блоков и количества подэтаж/эй;
разработке и внедрении комплекса технических решений по о тимиаации схем проветривания Ингульского и Смолинского урановы рудников БостГОКа, 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". РДа-012-90;
в "Расчете необходимого количества воздуха на рудниках". ЬЬ
.том. энергетики и промышленности СССР. Обнинск 1990;
при разработке и внедрении рекомендаций по улучшению радиаци-нной обстановки на Ингульском и Смолинском рудниках ВостГОКа;
для прогноза дебита радона и разработки рекомендаций по со-ершенствованию схемы проветривания при проектировании 3-й очере-;и строительства Смолинского рудника ІЗостГОКа.
'Апробация работы. Основные положения дисеерта-[ионной работы доложены и получили одобрение на седьмой и восьмой ібщеинститутских научно-технических конференциях молодых ученых и пециалистов - проектировщиков (г. Москва, 1983г. и 1986г.); на петой общеинститутской научно - практической конференции аспирантов і соискателей ШИПИ промтехнологии (г. Москва, 1937г.); на технических 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 ааключення, изложенных на 89 страни-іах машинописного текста и содержит 12 рисунков, 9 таблиц, список [спользованных литературных источников из 102 наименований, 8 лрн-южений на 32 страницах.
Во введении . обоснована актуальность.работы и сформулирована (ель исследований. В первой главе приведен обзор и анализ сущгстьу-нцих методов прогнозирования дебита радона в рудничную атмлс$еру и >асчета концентрации его дочерних продуктов в вентиляционной сети >удника, дан анализ перечисленных вопросов, намечены задачи прсао-' (имых исследований. Во второй главе рассматривается разработанная івхором математическая модель, фильтрационного выноса радона в горше выработки, учитываюсь количество подаваемого в рудник воздуха.
описан метод определения аначений показателей радоновыделения в не турных условиях путем изменения режима проветривания рудника и прі ведены результаты использования этого метода на рудниках ВостГОКс В третьей главе описан метод расчета радиационной обстановки в зі сплуатационных блоках с испальаованием эмпирического покааателі характеризующего аэродинамические особенности проветривания камері и топологию горных выработок, описаны методика и реаультаты лабор; торного моделирования процесса проветривания таких блоков пров< денного автором с целью установления зависимости эффективности w пользования воадуха от схемы проветривания и количества подэтаже даны реаультаты . натурных исследований Йакопления дочерних проду тов радона в эксплуатационны блоках. В четверто'й главе дан расче радиационной обстановки и воадухопотреОности для Ингульского и См линского рудников ВостГОКа при различных вариантах схеш 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 ннё и помощь в работе коллективам лаборатории'радиоэкологии (НИЛ-ВШШИ промышленной технологии и научно-исследовательского oiflej Украинского НИМ промышленной технологии, а также инженерно-техі ческим работникам Инг'ульского и Смолинского рудоуправлений Во< ГОКа, за организацию натурных экспериментов и внедрение реауль' тов исследований в проекты и производство.
