Экономичный инновационный способ проветривания нефтяной шахты по добыче высоковязкой нефти, позволяющий нормализовать в ней условия труда горнорабочих, предложили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 9 августа сообщает пресс-служба вуза.

Разработка месторождений тяжелой высоковязкой нефти (в России такое месторождение находится в Республике Коми) ведется термошахтным способом, при котором в нефтяной пласт из горных выработок закачивается перегретый пар, повышающий ее текучесть.

Однако пар значительно поднимает температуру воздуха в рабочей зоне, где трудятся шахтеры, что нарушает условия их труда. Существующие в настоящее время варианты решения этой проблемы неэффективны, трудоемки и затратны.

Результаты исследования предложенного ими метода ученые Пермского Политеха представили в статье «Анализ эффективности работы нового способа проветривания уклонного блока нефтяной шахты», опубликованной в научно-техническом журнале «Горный информационно-аналитический бюллетень», 2023.

Основная производственная единица в шахте для добычи сверхтяжелой нефти — это уклонный блок, который состоит из буровой галереи, уклона, ходка и насосной станции. Сейчас для вентиляции галереи воздух подается по ходку и удаляется по уклону в общую вентиляционную систему.

Нефть, разогретая паром, поступает в галерею, стекает по канавкам в насосную станцию и с помощью насосов транспортируется на поверхность.

Нефтесодержащая жидкость, нагретые поверхности пласта и прорывающийся в буровую галерею пар повышают температуру воздуха в шахте, поднимая до 40 °C температуру в рабочем блоке, при этом влажность в нем составляет 95%.

Для безопасного ведения работ в шахте и обеспечения нормативных значений параметров микроклимата ученые ПНИПУ предложили новый способ проветривания, а именно — раздельное проветривание двух рабочих зон буровой галереи — горячей (безлюдной) и остальной, более холодной рабочей части.

Для этого на протяжении всей буровой галереи необходимо установить продольную воздухонепроницаемую и теплоизолирующую перегородку. В этом случае горячий воздух будет сбрасываться не в общую вентиляционную систему нефтешахты, а по вертикальной вентиляционной скважине будет сам подниматься на поверхность.

Поскольку при нагреве воздух становится более легким, то его удаление через вертикальную вентиляционную скважину на поверхность идет при естественной тяге, снижая затраты электроэнергии на проветривание.

Как пояснил суть метода профессор кафедры Горная электромеханика» ПНИПУ Александр Николаев, «тем самым поступающий в уклон свежий воздух разделяется на два потока: один с помощью вентиляционного оборудования идет между продольной перегородкой и разогретым пластом, а второй поступает в рабочую зону буровой галереи. Перегородка устанавливается как можно ближе к горячей стенке галереи для максимального уменьшения влияния нагретой зоны нефтяного пласта на тепловую обстановку галереи».

Так как в условиях работающей шахты проведение натурного эксперимента затруднительно, то проверку работоспособности и эффективности предложенного способа политехники выполнили с помощью численного эксперимента, включающего математическое моделирование вентиляционных процессов и его реализацию численными методами с помощью специализированных компьютерных программ.

Результаты численного моделирования, отмечают авторы статьи, полностью подтвердили работоспособность и перспективность предложенного пермяками нестандартного способа проветривания буровой галереи нефтешахты: в буровой галерее поддерживается соответствующий микроклимат, обеспечивающий допустимые условия для работы шахтеров.