На конференции Howden Technology Day инженер по приложениям компании James Howden Holdings Мэттью Слабберт рассказал об эволюции систем охлаждения шахт, которые позволяют справляться с экстремальными условиями на больших глубинах. По мере углубления горных работ температура породы и тепловыделение от оборудования резко возрастают, создавая не только дискомфорт, но и реальную угрозу безопасности. Без эффективного охлаждения производительность падает, а риски для персонала многократно увеличиваются.
В основе любой схемы лежит задача создать безопасную и пригодную для работы среду. Системы могут подавать:
- охлаждённый воздух,
- охлаждённую воду,
- или их комбинацию.
Выбор стратегии зависит от:
- глубины выработок,
- величины тепловых нагрузок,
- расстояний,
- наличия свободного пространства,
- стоимости электроэнергии.
Большинство шахт начинают с обычной вентиляции, подавая свежий воздух с поверхности. Простейшим усилением этой схемы становится массовое охлаждение воздуха на поверхности перед его спуском в ствол. Такой подход относительно прост и экономичен, однако позволяет понизить температуру воздуха лишь примерно до пяти градусов, и уже на глубине около двух километров его эффективность резко падает.
Чтобы продлить охлаждение на большие глубины, переходят к системам охлаждённой воды. Вода способна переносить тепло на значительные расстояния с минимальными потерями, а при расходе около ста килограммов в секунду одна такая система может отводить до девяти мегаватт тепловой нагрузки. Тем не менее, стоимость разветвлённой трубопроводной сети часто превышает затраты на само холодильное оборудование, поэтому экономически оправданное применение таких систем ограничивается глубинами примерно 2,5–3 километра.
При дальнейшем увеличении глубины обычные методы вентиляции и охлаждения воды перестают справляться:
- растут тепловые нагрузки,
- удлиняются трассы,
- резко возрастает энергопотребление.
В этих условиях требуются принципиально иные решения, и следующим этапом развития систем охлаждения шахт становятся технологии на основе льда.