Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование режима вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок при управляемом использовании энергетического потенциала воздушной среды
ВАК РФ 25.00.21, Теоретические основы проектирования горно-технических систем

Автореферат диссертации по теме "Обоснование режима вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок при управляемом использовании энергетического потенциала воздушной среды"

На правах рукописи

Ткачук Роман Викторович

Обоснование режима вентиляции призабойкого пространства подготовительных выработок при управляемом использовании энергетического потенциала воздушной среды

Специальность 25.00.21 - «Теоретические основы проектирования горнотехнических систем»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 3 ДЕК 2009

Новочеркасск - 2009

003486349

Работа выполнена в Шахтинском институте (филиале) Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Колесниченко Игорь Евгеньевич

доктор технических наук, профессор Каледина Нина Олеговна кандидат технических наук Смирнов Олег Владимирович

Ведущая организация: Учреждение Российской Академии Наук -

Институт проблем комплексного освоения недр, г. Москва

Защита состоится «22» декабря 2009 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.07 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Просвещения, 132, ауд. 107, телАфакс (863-52) 2-84-63, e-mail: ngtu@novoch.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)», с авторефератом - на сайте wmv.npi-tu.ru.

Автореферат разослан « // » ноября 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Колесниченко Е.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При нагнетательном способе проветривания в условиях стеснённого призабойного пространства необходимо разбавлять выделяющийся метан в забое выработки. Чтобы предотвратить возгорание мета-новоздушной смеси, исходящий поток от забоя должен иметь безопасную концентрацию при проходе потенциальных источников нагревания. Это может быть достигнуто при выборе соответствующего режима вентиляции призабойного пространства.

Производственный опыт показал, что применяемые методы расчёта режимов вентиляции призабойного пространства не всегда обеспечивают разбавление выделяющихся объёмов метана. Нормативные условия и расчёты расхода воздуха базируются на эмпирических закономерностях, которые не учитывают физические процессы в воздушной среде призабойного пространства выработки, и не гарантируют доставку необходимого расхода свежего воздуха к местам выделения метана и предотвращение формирования взрывоопасных смесей.

Реальная эффективность вентиляции призабойного пространства может быть достигну та в результате применения эффективных схем и режимов вентиляции призабойного пространства, основанных на управлении энергетического потенциала массы свежего воздуха, истекающей из вентиляционной трубы. Под управлением кинетической энергией понимается повышение энергии струи свежего воздуха в результате увеличения её скорости в площади выходного отверстия вентиляциониой трубы, в результате которого увеличится дальнобойность отброса с одновременным уменьшением потерь воздуха на пути доставки.

Продолжающиеся воспламенения и взрывы метановоздушной среды в призабойных пространствах подготовительных выработок на шахтах в России и за рубежом свидетельствуют об актуальности решаемой в диссертации задачи обоснования режимов вентиляции призабойного пространства.

Данная диссертационная работа выполнялась по госбюджетной научно-исследовательской теме «Разработка системы и режимов вентиляции для обеспечения взрыво- и пожаробезопасности в горных выработках и выработанных пространствах мстанообильных выемочных участков при интенсивной выемке угля».

Цель работы - обоснование режимов вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок, при которых обеспечивается доставка необходимого расхода воздуха до забоя для эффективного разбавления выделяющегося метала.

Основная идея работы заключается ы использовании энергетического потенциала нагнетаемого в призабойное пространство свежего воздуха для повышения дальнобойности и эффективности доставки до забоя, так как расход в струе уменьшается после отрыва от трубы из-за утечек в исходящий от забоя поток.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы исследования: системный анализ литературных источников, нормативных документов, результатов исследований других авторов и производственного опыта; аналитические расчёты с применением фундаментачьных физических законов; шахтные эксперименты; физическое моделирование; лабораторные исследования; расчеты на ЭВМ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются; применением фундаментального закона сохранения энергии при обосновании закономерностей распространения воздушной струи из выходного отверстия вентиляционной трубы; сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований распространения воздушного потока в призабойном пространстве подготовительной выработки (расхождение составляет не более 10%); экспериментальной проверкой гипотезы распространения воздушного потока в призабойном пространстве подготовительной выработки на физической модели подготовительной тупиковой выработки; шахтными замерами режимов движения воздушных потоков в призабойном пространстве; положительным результатом определения параметров режимов вентиляции на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс».

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- эффективность предотвращения формирования опасных концентраций метана у забоя выработки повышается в результате управления энергетическим потенциалом нагнетаемой вентилятором струи свежего воздуха при обосновании режима вентиляции призабойного пространства;

- в структуре струи воздуха, истекающей из выходного отверстия, образуются два характерных участка (внезапного расширения и основного), на которых параметры струи зависят от диаметра отверстия и скорости истечения;

- параметры режима вентиляции в призабойном пространстве, такие как расход доставляемого до забоя воздуха и технологическая дальнобойность струи, зависят от энергетического состояния выходящего потока воздуха из выходного отверстия;

- схему и параметры режима вентиляции призабойного пространства необходимо применять на основе расчётов по методике, учитывающей энергетический потенциал нагнетаемого свежего воздуха, что позволит регулировать скорость воздуха в зоне нахождения людей, повысить взрывобезопасность и снизить экономические потери на ликвидацию аварий в результате предотвращения формирования взрывоопасной смеси.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлены закономерности перемещения свежего воздуха в призабойном пространстве, отличающиеся тем, что на участке внезапного расширения длиной 0,6 м скорость струи свежего воздуха уменьшается на 30,5% и 23% при диаметре выходного отверсгия соответственно 0,6 и 0,8 м без уменьшения расхода; на основном участке происходит увеличение в 2 раза диаметра струи с одновременным уменьшением расхода в результате утечек в исходящие потоки от забоя;

- впервые получены расчётные зависимости для определения расхода

свежего воздуха, доставляемого в забой выработки, отличающиеся тем, что величина этого расхода зависит от кинетической энергии струи, которая пропорциональна кубу её скорости на выходе из вентиляционной трубы, диаметра выходного отверстия трубы и расстояния от выходного отверстия до забоя; ■ ■

- разработана методика выбора рациональной схемы и параметров режима вентиляции призабойного пространства газообильных выработок, отличающаяся тем, что при управлении энергетическим состоянием свежей струи воздуха регулируется скорость воздушного потока в зоне нахождения людей и расход свежего воздуха, доставляемого от вентиляционной трубы до забоя.

Научное значение диссертации заключается в выявлении закономерностей распространения струн свежего воздуха после исгечения из вентиляционной трубы в призабойное пространство в зависимости от её энергетического потенциала и обоснование параметров режима вентиляции для решения проблемы обеспечения безопасности работ в метанообильных забоях в результате снижения концентрации метана.

Практическое значение диссертации заключается в следующем:

- разработана методика выбора схемы вентиляционной сети и расчёта расхода воздуха, доставляемого до забоя в зависимости от метанообильности, расстояния от вентиляционной трубы до забоя и скорости воздуха в зоне нахождения людей;

- разработаны рекомендации по применению методики в условиях шахт ОАО «СУЭК».

Апробация работы. Основные результаты и научные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях в Шахтинском институте (филиале) ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 2005-2009 гг.; на заседании кафедры «Промышленная и экологическая безопасность» ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) в 2007 г.; на научном симпозиуме «Неделя горняка» МГГУ (Москва) в 2007 и 2008 г.г.; на международной конференции «ПЕРСПЕКТИВА-2008», КБГУ (Нальчик), 2008 г.

Реализация результатов работы. Разработанная «Методика проектирования режимов вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок (при проектировании и эксплуатации) внедрена на шахте «Октябрьская» ОАО «СУЭК-Кузбасс» при определении параметров вентиляции в конвейерном штреке № 9102 и вентиляционном штреке № 9101. Результаты диссертационной работы используются при чтении лекций и выполнении курсового проектирования по дисциплине «Аэрология горных предприятий» в Шахтинском институте ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ). В рамках исследований был получен грант на конкурсе НИР в ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 5 - без соавторов.

Структура и объём работы: диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 156 страницах машинописного текста, содержит 66 рисунков, 19 таблиц, списка использованной литературы из 100 наименований и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен анализ опыта вентиляции на шахтах и причин произошедших взрывов метана в призабойном пространстве выработок; анализ развития технологии проведения подготовительных выработок и изменения требований к вентиляции метанообильных забоев.

Решение теоретических и производственных проблем, связанных с обеспечением безопасности средствами вентиляции горных выработок осуществляли научные школы в ИГД им. A.A. Скочинского, МакНИИ, ВостНИИ, МГГУ, СПбГИ(ТУ), ДонУГИ, НПИ (ЮРГТУ) и др. Выполненные учёными страны теоретические и экспериментальные исследования позволили на первых этапах развития угольной отрасли обеспечивать эффективное проветривание. В формировании существующей концепции вентиляции угольных шахт и горных выработок существенный вклад внесли отечественные ученые Л.Ю. Берман, A.C. Бурчаков, В.Н. Воронин, Н.О. Каледина, П.Н. Каменев, Б.Ф. Ки-рин, Ф.С. Клебанов, И.Б. Колесниченко, В.Б. Комаров, А.И. Ксенофонтова, Д.Н. Ляховский, И.И. Медведев, A.A. Мясников, М.М. Ольховский, Ю.А. Первое, B.C. Романов, H.H. Садовская, АЛ. Скочинский, С.Н. Сыркин, К.З. Ушаков, И.А. Шепелев, и др.

В основу метода расчёта параметров вентиляции были взяты теоретические представления проф. Г.Н. Абрамовича о структуре и закономерностях движения свободного воздушного потока. Считается, что проблем с вентиляцией нет, так как эффективность её повышается с увеличением площади поперечного сечения выработок.

Анализ причин возгорания метановоздушной смеси показал, что расчётный расход воздуха не обеспечивает разбавление выделившегося метана в забое. Основные источники возгорания находятся в нижней части выработки (электрические муфты, электрические пускатели, соединительные муфты на проходческом комбайне и др.). Так, по причине электрооборудования произошёл 71 % взрывов.

Очевидно, что проблема взрывоопасности заключается в недостатках методики, по которой определяется необходимый расход воздуха для вентиляции призабойного пространства. Анализ показал, что руководство по проектированию вентиляции угольных шахт имеет существенные недостатки, так как алгоритм и расчётные зависимости не учитывают сложность процессов перемещения воздушных потоков в призабойной зоне. Считается, что проектный расход воздуха, исходящий из вентиляционной трубы, в полном объёме достигает забоя выработки.

Современная технология проведения подготовительных выработок имеет значительные отличия от той, при которой была сформирована система взглядов на проветривание вентиляции призабойного пространства. Выработки проходятся по метаноносным угольным пластам с применением современных проходческих комбайнов типа КП-21, ГПКС, Джой, 12СМ30, МК-2В и др. и погрузочных машин типа МПК-3 с бурильной установкой БУЭ-ЗТ (БУА-ЗС-

02) или 2ПНБ-2 с ЭБГП, МГ/К-3, ППН-5 и др., которые изменяют аэродинамическую характеристику призабойного пространства. Поэтому обоснование режима вентиляции призабойного пространства в изменившихся условиях является актуальной задачей.

Выполненный анализ состояния проблемы и намеченные подходы по её реализации позволяют определить следующие задачи исследований:

- установить закономерности изменения дальнобойности воздушной струи, исходящей из отверстия трубопровода при регулировании скорости её истечения и диаметра отверстия;

- установить закономерности распространения свежего воздуха и исходящего потока от забоя в условиях тупикового стеснённого пространства с аэродинамическими дополнительными сопротивлениями на «ути движения воздушных потоков;

- разработать критерий энергетического подобия выходящих воздушных масс в реальных условиях и при моделировании на физической модели;

- разработать аналитические зависимости и алгоритм обоснования параметров режима вентиляции призабойного пространства с учётом энергетического потенциала струи свежего воздуха;

- разработать методику расчёта параметров режимов вентиляционной сети и призабойного пространства, исходя из энергетического потенциала потока свежего воздуха, подаваемого в забой вентилятором;

- определить эффективность рекомендуемых схем вентиляционных сетей и параметров режима вентиляции призабойного пространства.

Во второй главе рассмотрены закономерности перемещения воздушных потоков в призабойном пространстве. Для исследования применялись лабораторные эксперименты, физическое моделирование, шахтные замеры.

Целью лабораторных экспериментов было установление закономерностей изменения дальнобойности воздушной струи, • исходящей из отверстия трубопровода при регулировании скорости её истечения и диаметра отверстия. Установлено, что дальнобойность струи зависит от диаметра выходного отверстия и скорости воздуха при одинаковом диаметре этого отверстия. Сравнение полученных замеров с расчётами по эмпирическим формулам проф. Г.Н. Абрамовича показало, что эти формулы нельзя применять для расчётов газовоздушной среды.

На модели выработки исследовались закономерности распространения свежего воздуха и исходящего потока от забоя в условиях тупикового стеснённого пространства с аэродинамическим дополнительным сопротивлением на пути движения воздушных потоков. Модель выработки была изготовлена в масштабе 1:13. Длина модели призабойного пространства выработки 1,5 м, высота - 0,19 м, ширина - 0,26 м, площадь поперечного сечения 0,0437 м2. Внутри модели на держателях закреплена пластмассовая вентиляционная труба. Для исследования было выбрано расстояние отставания трубы от забоя 60 см, что в масштабе модели 1:13 соответствует 8 м. Это максимально допустимое, рас-

стояние отставания в забоях подготовительных выработках на газовых шахтах по ПБ. Диаметр вентиляционной трубы в модели 4,7 см (рис. I).

Рисунок I - Схема экспериментальной модели призабойной зоны выработки: I - вентиляционная труба; 2 - держатели трубы; 3 - раздвижные стеклянные панели; 4 - нагнетательная дым машина; £ - расстояние от вентиляционной трубы до забоя

В работе впервые вводится критерий энергетического подобия. В связи с тем, что расход воздуха и диаметр трубопроводов в выработке и в модели значительно различается, подобие закономерностей истечения воздуха из трубы может быть достигнуто при энергетическом подобии. Отношение кинетической энергии воздушного потока, выходящего из вентиляционной трубы в шахте и в модели, должно соответствовать отношению геометрического подобия (1:13): Экм / Экн. = 0,075. Тогда скорость воздушного потока, выходящего

из трубопровода в модели, равна Км = УИЩ3,33 = 2,37 • Кн.

Скорость воздушного потока, выходящего из трубопровода в модели, должна быть в 2,37 раз больше скорости в натурном объекте.

В забойное пространство нагнетался вентилятором дым. На пути движения выходящего из трубы дыма устанавливалось препятствие в виде модели вагонетки с пожарным оборудованием УП-250, Во время проведения всех серий эксперимента происходящее фиксировалась цифровой видеокамерой с частотой 28 кадров в секунду.

Форма и параметры истекающей струи из вентиляционной трубы в при-забойное пространство значительно отличаются от свободной струи, параметры которой эмпирическим способом определены проф. Г.Н. Абрамовичем.

При установке оборудования между выходным отверстием вентиляционной Трубы и забоем выработки на первом участке, на котором происходит вне-

запное расширение струи, наблюдается компактная струя, а затем до самого забоя происходят утечки свежего воздуха из струи. Длина участка, на котором происходит внезапное расширение струи и отсутствуют утечки воздуха, по замерам равна диаметру исходящего отверстия. У забоя выработки диаметр компактной струи свежего воздуха в 2 раза больше, чем диаметр выходного отверстия вентиляционной трубы. Струя свежего воздуха при движении к забою имеет турбулентную структуру (рис. 2).

Одним из основных параметров свежей струи воздуха при нагнетательном способе является дальнобойность. По определению дальнобойность - это превышение длины потока воздуха по сравнению с длиной трубопровода. После истечения струи из выходного отверстия её скорость начинает уменьшаться и в конце дальнобойности она снижается до нуля.

В работе принимаем технологическую дальнобойность, под которой понимаем расстояние от выходного отверстия вентиляционной трубы, в конце которого в доставляемой к забою струе остаётся расчётный расход свежего воздуха для разбавления метана. Как видно на модели, технологическая дальнобойность струи равна расстоянию от выходного отверстия до забоя. При этом из-за утечек расход воздуха у забоя будег меньше, чем на выходе из вентиляционной трубы ()о. Но расход воздуха у забоя О, должен быть достаточным для разбавления или удаления выделяющихся газов.

2, ОсЬ

Рисунок 2 - Параметры исходящей струи свежего воздуха из вентиляционной трубы е прюабойние пространство:

I - расстояние от выходного отверстия вентиляционной трубы до забоя выработки; I/ - расстояние от участка струи, на котором происходит внезапное расширение струи, до забоя выработки; (¡о - диаметр выходного отверстия вентиляционной трубы

Основными результатами, полученными в результате моделирования, являются:

» На расстоянии от трубы, соответствующем 8 м в натуре, диаметр дошедшего потока воздуха до забоя равен 2 диаметрам выходного отверстия. • При установке технологического оборудования между вентиляционной трубой и забоем выработки утечка свежего всйдуха увеличивается.

Исследования дальнобойности производилось Мясниковым A.A. и Казаковым С.П. на гидравлической модели. Вентиляционная труба моделировалась трубкой диаметром 2,5 см. В тупиковой части выработки была установлена модель проходческого комбайна ПК-ЗМ. Авторами установлено, что дальнобойность зависит в основном от площади поперечного сечения выработки. Но, по их мнению, начальная скорость струи, выходящей из трубопровода, должна оказывать более существенное влияние на дальнобойность, чем площадь поперечного сечения.

Шахтные замеры производились в подготовительных выработках шахт «Садкинская» и «Аютинская-бис». Целью исследований было, во-первых, установление закономерностей изменения скорости свежего воздуха после истечения из выходного отверстия вентиляционной трубы при движении в сторону забоя, и, во-вторых, направлений и скоростей движения воздуха в исходящем потоке от забоя выработки. Площадь поперечного сечения горных выработок 12 м2 в свету. Нагнетание свежего воздуха производилось ВМП типа ВМЭ-бм. На шахте «Аютинская-бис» воздух вначале подавался по вентиляционным трубам диаметром 0,6 м. Затем концевой участок вентиляционного става нарастили трубой диаметром 0,8 м (рис. 3).

Га ftf Гв

&-А- (уменьшено}

££ (уменьшено}

В О (уменьшено)

/ Г

/ А

/ *г

/ nJ

Рисунок 3 - Схема шахтных замеров скорости воздуха в призабсшном пространстве при диаметре вентиляционной трубы 0,8 м

Таким образом, в одном забое замеры производились при истечении струи свежего воздуха из отверстия с разными диаметрами. Замеры показали,

и

что при диаметре грубы 0,6 м иа расстоянии от 0,5 до 0,7 м от выходного отверстия происходит значительное уменьшение скорости воздуха. У выходного отверстия на осевой линии скорость воздушной струи была 6,3 м/с. На расстоянии около 0,6 м от выходного отверстия по оси трубы скорость стала 3,8 м/с, т.е. 67% от скорости на выходе из вентиляционной трубы. На расстоянии 1,5 м от отверстия скорость по оси уменьшилась незначительно - до 2,5 м/с. На расстоянии 2,4 м от отверстия в результате турбулентных завихрений произошло уменьшение скорости до 0,4 м.

Одновременно с замерами скорости свежей струи производились замеры скорости в исходящем потоке со стороны забоя выработки. В центре выработки на высоте 1 м от почвы в исходящем потоке скорость была 0,3 м/с. В нижней части выработки в исходящем потоке от забоя, т.е. в местах расположения электрооборудования, наблюдаются локальные зоны с недопустимой скоростью движения по Правилам безопасности (менее 0,15 м/с). На высоте 1,0 м от почвы выработки в точках замера скорость была 0,17 м/с, 0,33 м/с и ноль м/с.

Во время замеров скорости воздуха при диаметре трубы 0,8 м средняя скорость на расстоянии 0,6 м от выходного отверстия была 1,62 м/с, т.е. составляла 71 % от средней скорости на выходе из трубы (табл. 1).

Таблица 1 - Результаты замеров в призабойном пространстве скорости воздуха, исходящего из вентиляционной трубы диаметром 0,8 м._

Номер точки Расстояние от выходного Скорость воздуха в точке

замера отверстия трубы, м замера, V, м/с

1 0 2,5 (с учетом помех - 2,27)

2 0,6 и

3 0,6 0,55

4 0,6 3,0

5 1,5 0,95

6 1.5 0,9

7 1,5 2,1

8 2,4 0

9 2,4 ■ 1,0

10 3,3 0,12

11 3,3 0,23

12 4,2 0,95

13 4,2 0,44

14 5,1 0,13

15 5,1 0,41

16 6,0 0,26

17 6,0 0,53

18 11,0 0,25

19 11,0 0,26

20 0 0,28 (от забоя)

21 2,0 0,12 (от забоя)

В третьей главе рассмотрены теоретические основы распространения воздушной массы, имеющей определённый энергетический потенциал, после выброса из выходного отверстия вентиляционной трубы.

Как показали наши шахтные замеры и моделирование на физической модели, параметры струи свежего воздуха после истечения из выходного отверстия изменяются. На первом участке внезапного расширения компактная струя расширяется под некоторым углом до переходного сечения 5/. Диаметр этого сечения с1, больше диаметра выходного отверстия с/0. Расход воздуха в переходном сечении Q¡ равен тому, который вышел из выходного отверстия трубы Qo, так как на этом участке нет утечек. Однако средняя скорость воздуха в переходном сечении уменьшится пропорционально увеличению сечения.

Переходное сечение струи воздуха является границей вентиляционной сети и определяется режимом работы вентилятора. За границей переходного сечения начинается новый режим движения свежего и исходящего потоков воздуха. Сечение струи продолжает увеличиваться с одновременным уменьшением в ней расхода. В том случае, если дальнобойность струи свежего воздуха больше, чем расстояние от выходного отверстия до забоя, то струя свежего воздуха достигает забоя. При этом площадь поперечного сечения струи у забоя 5з будет больше, чем в переходном сечении 5/, а расход воздуха у забоя Qз будет меньше, чем был при истечении из выходного отверстия (Уо, т.е. <2з< Qo.

Длина участка, на котором происходит внезапное расширение струи и отсутствуют утечки воздуха 1р> по замерам равна диаметру исходящего отверстия трубы /¿о, т.е. 1р = (10 Диаметр компактной струи в конце участка больше в 1,18 -1,25 раза диаметра с1а. (рис. 4).

б]

I 8

Г J

i Г, к t

1 I * <

' а

- h ^

■4---►

Рисунок 4 - Расчётная схема для определения параметров струи свежего воздуха на участке внезапного расширения:

Уо, Vi - соответственно средняя скорость струи воздуха в сечении а-з выходного отверстия и в сечении б-б в конце участка внезапного расширения; do, di - соответственно диаметр выходного отверстия вентиляционной трубы и компактной струи воздуха в конце участка внезапного расширения; S¡ - соответственно площадь поперечного сечения а-а выходного отверстия трубы и переходного сечения б-б; //> - длина участка внезапного расширения струи воздуха после выхода из вентиляционной трубы

Для расчётов при диаметре выходного отверстия 0,6 м принимаем =1,2 а'0, а при диаметре 0,8 м - с!\ =1,14 й0. Скорость воздуха после внезапного расширения струи из-за сложностей замера при отсутствии видимых границ струи необходимо уточнить аналитическим методом.

При расширении струи выходящей из трубы происходит потеря динами-

_ рУ} _

ческого давления потока на величину Лп = £ ■ ——, даПа, £ - коэффициент

местного сопротивления на внезапное расширение потока: / „ V г ~ V

1 —

V к

il -

s Y s

1 --7-1 ; ^ = " ~. Тогда при диаметре трубы d0-0,6 м, si ) \

Vx = 0,695 -Va, a при диаметре трубы ¿/»=0,8 м, ^ = 0,77 • V0.

Масса воздушного потока, выходящая из вентиляционной трубы под действием кинетической энергии, движется в сторону забоя. Воздух, как всякое физическое тело, имеет массу и обладает при перемещении кинетической энергией, которая при прекращении движения переходит в потенциальную энергию. Известно, что кинетическая энергия движущейся массы пропорциональна кубу её скорости. Объем воздуха, проходящего через сечение Si за время dt

(рис. 4), равен dW = dt-dQ, W =dt\u-dû) = V-co-dt. Тогда масса M этого

объема W воздуха равна Л/ = р * dt • Jw * dm = р * V - ф • dt, р — плотность воздуха, кг/м3. Обозначим V = Fj; 0 = 5,, тогда средняя кинетическая энергия равна

K3=-±-P.v;.srdt. о)

2s

У выходного отверстия статическое давление равно нулю, поэтому и потенциальная энергия равна нулю. Кинетическая энергия потока по мере удаления от трубы уменьшается, а потенциальная Кд - увеличивается.

Из условия выполнения эффективной вентиляции призабойного пространства струя свежего воздуха для создания турбулентного режима должна иметь у забоя необходимую скорость. И объём в струе должен быть достаточным для разбавления выделяющихся газов. Поэтому у забоя выработки должно соблюдаться равенство энергий Кэ = а-Кд,

а - коэффициент учитывающий, что скорость свежего воздуха в струе у забоя должна быть больше нуля, а масса свежего воздуха, который дойдёт до забоя, из-за утечек будет меньше, чем в сечении Sj.

Значение коэффициента а по замерам утечек воздуха составляло от 0,4 до 0,6. Для расчёта принимаем среднее значение, т.е. а = 0,5. После сокращения и преобразования (1) получим

3_9,81-/,е3

1 ~ _/2 ' m-d0

Так как Ql = У^Б/, а 5, = т-(11,1, = (I- 0,6), т - коэффициент, значение которого было определено при моделировании и равно при ¿£>=0,6 м, «=1,13; при ¿в=0,8 м, т=1,02. В результате экспериментов установлено, что <2а После подстановки получим

Q0=2,l4-m-d0-\

т

(2)

Формула (2) является основной, в которой при определении расхода воздуха для вентиляции забоя Q3 учитывается энергетический потенциал подаваемого свежего воздуха 0>о в призабойное пространство.

Для сравнения были определены значения расхода воздуха по Руководству по вентиляции угольных шахт и по формуле (2). Результаты приведены в табл. 2 и на рисунках 5 и 6. Расчёты показали, что по «Руководству ...» для разбавления каждого 1 м3 метана, выделившегося в забое, необходимо подавать в призабойное пространство 100 м3 свежего воздуха. Расчёты по формуле (2) показывают, что необходимо подавать значительно больше (табл. 2). При расчётах по «Руководству ...» наибольшая вероятность загазирования забоя будет при дебите метана менее 1,5 м3/мнн. При недостатке свежего воздуха у забоя, в исходящем потоке может формироваться взрывоопасная смесь. Особенно это может сказаться при увеличении длины трубопровода и применении труб диаметром 0,8 м (табл. 2).

Таблица 2 - Результаты сравнения расхода воздуха для проветривания

Дебит метана в забое выработки, /зп, м3/мин Расход воздуха по «Руководству...», Qo, м5/мин Расход воздуха, {}0, м"7мин

диаметр выходного отверстия вентиляционной Трубы, ¿¡о, м

0,6 0,8

Расстояние от вентиляционной трубы до забоя, /, м

б 8 10 12 6 S 10 12

0,5 50 116 129 140 149 159 177 192 204

1,0 100 147 164 177 188 201 224 243 258

1,5 150 168 187 202 215 230 256 277 295

2,0 200 200 205 222 236 252 280 304 324

2,5 250 250 250 250 255 272 303 328 350

3,0 300 300 300 300 300 300 322 349 371

3,5 350 350 350 350 350 350 350 367 391

4,0 400 400 400 400 400 400 400 400 408

Ос. м7мин

400 350

зоо

250 200 150 100 50 О

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 /З.а,м3<'шш

Рисунок 5 — Сравнение необходимого расхода воздуха для проветривания забоя выработки при диаметре выходного отверстия вентиляционной трубы 0,6 м, определяемого по 2 методикам,

1 - по «Руководству по проектированию вентиляции ...»; 2, 3, 4, 5 - по результатам исследования; 2,3,4,5 - соответственно при расстоянии от вентиляционной трубы до забоя 6,8,10 и 12 м

Я0-

м /мин 400

350

300

250

200

150

100

50

0

0,5 1 1.5 2 2.5 3 3,5 /зп,м'/м1Ш

Рисунок 6 — Сравнение необходимого расхода воздуха для проветривания забоя выработки при диаметре выходного отверстия вентиляционной трубы 0,8 м, определяемого по

2 методикам,

1 - по «Руководству по проектированию вентиляции ...»; 2,3, 4, 5 - по результатам исследования; 2,3,4,5 - соответственно при расстоянии от вентиляционной трубы до забоя 6,8,10 и 12 м

На шахтах стали применять более производительные вентиляторы, уменьшилась длина выработок, увеличился дебит метана. Расход свежего воздуха, подаваемого в призабойное пространство, доходит до 900 м3/мин. С увеличением расхода свежего воздуха скорость струи в зоне нахождения проходчиков превышает 4 м/с (ПБ, и. 235). Также повышается риск получения ими простудных заболеваний. Чтобы обеспечить метанобезопасность и соблюдать санитарно-гигиенические нормы, необходимо подавать в забой требуемый расход свежего воздуха и одновременно снижать скорость этого воздуха. Снизить скорость струи свежего воздуха в зоне нахождения людей у забоя до безопасных значений можно в результате увеличения расстояния от вентиляционной трубы до забоя. В соответствии с энергетической гипотезой для доставки одинакового расхода на большее расстояние необходимо увеличить начальную скорость воздуха. Полученные зависимости позволяют рассчитать скорость воздуха на любом расстоянии от забоя в зависимости от отставания вентиляционной трубы. В табл. 3 приведены расчётные скорости на расстоянии 6 м от забоя выработки.

Изменение режима вентиляции призабойного пространства во время проведения выработки осуществляется в результате управления кинетической энергией, которая прямопропорциональна кубу скорости струи свежего воздуха на выходе из выходного отверстия, и площади поперечного сечения (диаметра) выходного отверстия.

Таблица 3 - Расчётные значения скорости воздуха в рабочей зоне Уб на

(¿0, М' /,м во. Уо, УЛ Уб*,

м'/мин м3/мин м3/с м3/с ' м3/с

0,6 8 100 163 9,6 6,7 6,3

0,6 12 100 188 11Д 7,7 2,9

0,6 15 100 203 12,0 8,3 1,9

0,8 8 ' 100 222 7,4 5,7 5|1

0,8 12 100 257 8,6 6.6 2,5

0,8 15 100 277 9,2 7,1 1,7

0,8 20 ко 306 10.2 7,9 1,0

¥1* - скорость струи свежего воздуха после внезапного расширения;

У6* • скорость струи свежего воздуха на расстоянии 6 м от забоя.

Изменение потерь кинетической энергии на пути от вентилятора до призабойного пространства производится изменением схем вентиляции:

- применением схем последовательного, параллельного или последовательно-параллельного соединения вентиляционного трубопровода;

- применением вентиляционного става с трубами различного диаметра;

- применением диффузора или инфузора в концевой части вентиляционных труб для изменения диаметра выходного отверстия.

В четвёртой главе приведены методика определения режимов вентиляции и социально-экономическая эффективность реализации результатов исследования. Режим вентиляции призабойного пространства выработки характеризуется следующими параметрами:

- расходом свежего воздуха, истекающего из вентиляционной трубы;

- расходом свежего воздуха у забоя;

- эффективностью доставки необходимого расхода свежего воздуха до забоя, т.е. отношением расхода воздуха, дошедшего до забоя, к расходу воздуха у выходного отверстия вентиляционной трубы;

- технологической дальнобойностью струи свежего воздуха, при которой до забоя добрасывается расчётный расход свежего воздуха;

- скоростью движения свежего воздуха у забоя выработки;

- средней концентрацией метана у забоя выработки;

- скоростью движения исходящего метановоздушного потока (турбулентными свойствами) от забоя выработки;

- санитарно-гигиеническими нормами скорости движения свежей струи воздуха в зоне нахождения люден у забоя.

Для определения этих параметров был разработан алгоритм и методика расчёта. Для реализации результатов исследования рекомендуется применять новые схемы вентиляции со сложными воздуховодами из соединённых параллельно вентиляционных труб диаметром 0,8 м и более.

Для диспетчерского контроля на шахтах режима вентиляции в призабой-ном пространстве тупиковых выработок предложены контрольные табличные и графические значения скорости потока воздуха в концевом участке вентиляционной трубы, рассчитанные с учётом энергетического потенциала струи воздуха на выходе из выходного отверстия. Контролируемая скорость воздуха зависит от расчётного расхода воздуха, подаваемого до забоя выработки, расстояния от грубы до забоя и диаметра выходного отверстия в вентиляционной трубе. Концевая часть вентиляционного трубопровода должна заканчиваться жёсткой секцией для поддержания площади поперечного сечения.

Внедрение методики определения режимов вентиляции призабойного пространства при управлении энергетическим потенциалом струи свежего воздуха позволяет получить экономический и социальный эффект за счёт предотвращения взрывов и возгораний метана в забоях выработок. Базой для сравнения явились фактические технико-экономические показатели проведения подготовительных выработок в 2008 г., результаты анализа загазирования приза-бойных пространств в выработках шахт ОАО «СУЭК» и анализ последствий взрывов и возгораний метановоздушных смесей на метаноносных пластах. По данным угледобывающих шахт, в результате загазирования призабойных пространств при концентрации метана более 2% и потерь времени на разгазирова-ние потери времени з среднем составляют 0,75 часа/сут. За время, потерянное на разгазироваяие забоя, забой продвинулся бы на 0,426 м/сут. Ликвидация затрат времени на разгазирование позволяет увеличить скорость подвигания выработки на 10,65 м в месяц или на 8,3%.

За период с 2000 по 2007 гг. в призабойных пространствах шахт произошло 17 возгораний и взрывов метана или 2,125 взрыва за 1 год. При возгораниях и взрывах метана пострадало 160 человек, в том числе с летальным исходом - 63 человека. В течение 1 года на шахтах в среднем травмировалось 20 чел./год, в том числе с летальным исходом 8 челУгод. Затраты на ликвидацию аварий и на страховые выплаты при летальном исходе составили 40,05 млн. руб/год.

Применение режимов вентиляции с учётом энергетического потенциала свежей струи воздуха позволит сохранить жизнь 8 челУгод, экономический эффект в результате сохранения страховых выплат составит 8 млн, руб/год и от сохранения затрат на ликвидацию аварий - 32,05 млн. руб/год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи предотвращения возгораний и взрывов метана в подготовительных выработках путём обоснованного выбора режима вентиляции призабойного пространства на основе установленных закономерностей распространения воздушного потока при управлении энергетическим потенциалом подаваемого свежего воздуха, внедрение которого обеспечивает безопасность труда и имеет важное экономическое значение, для угледобывающей отрасли.

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, выводы и рекомендации работы заключаются в следующем:

1. Проведенный анализ состояния метаиобезопасносга в призабойном пространстве подготовительных выработок и обработка статистических данных по возгораниям и взрывам метана показали, что применяемые на шахтах методы расчёта параметров и схемы вентиляции не обеспечивают эффективного снижения концентрации метана, в связи с чем необходима разработка более эффективных методов расчёта для предотвращения образования взрывоопасных смесей в метанообильных забоях выработок.

2. В результате лабораторных исследований истечения струи воздуха из выходного отверстия вентиляционной трубы диаметром 1,6; 4,7 и 7,6 см установлены закономерности изменения дальнобойности струи воздуха при регулировании скорости её истечения и диаметра отверстия. Дальнобойность струи увеличивается с увеличением скорости воздуха на выходе и диаметра этого отверстия.

3. В работе впервые вводится критерий энергетического подобия, при котором отношение кинетической энергии воздушного потока, выходящего из вентиляционной трубы в шахте к кинетической энергии в модели, должно быть равно геометрическому подобию. При геометрическом подобии 1:13 ско-

рость воздушного потока, выходящего из трубопровода в модели, равна

4. В результате моделирования процесса распределения воздушных потоков в призабойном пространстве на модели выработки, изготовленной в масштабе 1:13, установлены закономерности распространения свежего воздуха в условиях тупикового стеснённого пространства с аэродинамическим дополнительным сопротивлением на пути движения воздушных потоков. На первом участке длиной равной диаметру выходного отверстия происходит внезапное расширение струн свежего воздуха с увеличением её диаметра без изменения расхода воздуха. На втором участке при движении струи к забою происходит уменьшение расхода воздуха в результате утечек с периферийных областей в исходящие потоки от забоя. Диаметр компактной струи у забоя равен 2,2 диаметрам выходного отверстия.

5. Шахтными замерами установлено, что на расстоянии от 0,5 до 0,7 м от выходного отверстия происходит значительное уменьшение скорости воздуха. При диаметре выходного отверстия 0,6 м скорость воздуха составляла 67% от скорости на выходе из отверстия, а при диаметре 0,8 м — 71%.

6. На основании экспериментальных исследований установлено, что параметры струи свежего воздуха после истечения из выходного отверстия вентиляционной трубы не соответствуют гипотезе проф. Г.Н. Абрамовича о свободной прямоточной струе. Поэтому методика расчёта параметров струи свежего воздуха, таких как расход воздуха, необходимый для вентиляции забоя выработки, и максимальное отставание вентиляционной трубы от забоя, требуют уточнения.

7. На основании экспериментальных и аналитических исследований получены зависимости для определения скорости и диаметра воздушного потока в конце участка внезапного расширения, точность расчёта которых имеет хорошую сходимость с шахтными замерами и результатами моделирования от 3,7 до 8,5%.

8. Доказано в результате аналитического исследовании, шахтных замеров и физического моделирования, что дальнобойность и эффективность доставки расчётного расхода свежего воздуха до забоя выработки зависит от кинетической энергии потока на выходе из вентиляционной трубы. При перемещении в сторону забоя скорость воздуха уменьшается, а кинетическая энергия переходит в потенциальную. При расчёте параметров вентиляции необходимо, чтобы кинетической энергии было достаточно для доставки к забою расчётного расхода воздуха и обеспечения в призабойном пространстве турбулентного режима движения исходящего потока.

9. Получены математические зависимости для определения режимов вентиляции призабойного пространства. Основными энергетическими факторами, которыми можно управлять для повышения эффективности доставки свежего воздуха к забою Qз в условиях стеснённого призабойного пространства, являются скорость истечения этого воздуха из выходного отверстия вентиляционной трубы, площадь поперечного' сечения выходного отверстия и требуемая

технологическая дальнобойность струи.

10. Установлено, что при небольших дебитах метана в забое наблюдается непропорциональность расхода свежего воздуха для его разбавления. Так, при диаметре вентиляционной трубы 0,6 м для разбавления 1 м3/мин метана необходимо подавать в призабойное пространство не 100 м3/мин, а 164 м3/мин свежего воздуха. При диаметре 0,8 м необходимо подавать 224 м3/мин. Для разбавления выделяющихся 2 м3/мин метана при диаметре трубы 0,6 и 0,8 м нужно соответственно подавать 205 м3/мин и 280 м3/мин.

11. Доказана возможность снижения скорости свежего воздуха в зоне нахождения людей у забоя по санитарно-гигиеническому критерию в результате увеличения расстояния между выходным отверстием в вентиляционной трубе и забоем. Одновременно для доставки расчётного расхода воздуха до забоя необходимо увеличивать скорость струн свежего воздуха на выходе из вентиляционной трубы. Так, при диаметре выходного отверстия 0,6 м для доставки в забой 100 м3/мин при расстоянии до забоя необходима скорость на выходе из трубы скорость воздуха 9,6 м/с. В зоне работы людей схорость равна 6,3 м/с. При увеличении расстояния до 12 м скорость воздуха на выходе должна быть 11,1 м/с. Скорость в зоне работы людей снизится до 2,37 м/с.

12. Разработана методика проектирования режимов вентиляции с учётом энергетического потенциала свежего воздуха, применение которых в конкретных условиях предотвратит образование взрывоопасной концентрации метана в призабойном пространстве и забое выработки. Для реализации результатов исследования рекомендуется применять новые схемы вентиляции со сложными воздуховодами из соединённых параллельно вентиляционных труб диаметром 0,8 м и более.

13. Приведены зависимости, данные и графики для определения минимальной расчётной скорости свежего воздуха в концевой части вентиляционной трубы, которые рекомендуется использовать для диспетчерского контроля при применении по ПБ аппаратуры автоматического контроля расхода воздуха, подаваемого в забой выработки.

14. Внедрение методики определения режимов вентиляции призабойного пространства при управлении энергетическим потенциалом струи свежего воздуха позволяет получить экономический и социальный эффект за счёт предотвращения взрывов и возгораний метана в забоях выработок.

В результате предотвращения возгораний и взрывов метана в призабой-иых пространствах социальный эффект заключается в сохранении жизни 8 чел./год, экономический эффект в результате сохранения страховых выплат составит 8 млн. руб/год и от сохранения затрат на ликвидацию аварий - 32,05 млн. руб/год.

В результате предотвращения потерь времени на разгазирование при увеличении концентрации метана более 2%, скорость подвигания забоя увеличивается на 10,65 м/мес. или на 8,3%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ткачук Р.В. Взрывы метановоздушной смеси в забоях подготовительных выработох // Технологическая и экологическая безопасность: Сб. науч. тр. / Дон. отд-ние Междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности; Шахт, ин-т ЮРГТУ. - Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005. - С. 38-40.

2. Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Ткачук Р.В. Анализ эффективности и безопасности разработки метаноносных пластов угля // Технологическая и экологическая безопасность: Сб. науч. тр. / Дон. отд-ние Междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности; Шахт, ин-т ЮРГТУ. -Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005. - С. 21-25.

3. Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В. Перспектива выделения метана в шахте из исходящих метановоздушных потоков // Технологическая и экологическая безопасность: Сб. науч. тр. / Дон. отд-ние Междунар. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности; Шахт, ин-т ЮРГТУ.-Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005. - С. 9-U.

4. Колесниченко ЕА., Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В. Закономерности вентиляции призабойного пространства тупиковых выработок: новая концепция // Уголь. - 2007. - №2. - С. 16-19.

5. Ткачук Р.В. Результаты шахтных экспериментальных исследований параметров воздушной струи в тупиковых забоях горных выработок // Рукопись деп. в М1ТУ Горный информационно-аналитический бюллетень 20.06.08., №633/06-08.-6 с.

6. Ткачук Р.В. Результаты лабораторных исследований параметров свободной воздушной струи выходящей из вентиляционного трубопровода // Рукопись деп. в МГТУ Горный информационно-аналитический бюллетень 20.06.08., № 632/06-08. - 5 с.

7. Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е., Артемьев В .Б., Ткачук Р.В. Энергетическая концепция проветривания призабойного пространства подготовительных выработок // Горная промышленность, - 2008. - №3 - С. 2-4.

8. Ткачук Р.В. Лабораторные исследования дальнобойности струи свежего воздуха после выхода из вентиляционного трубопровода // Технологии безопасности: Юбилейный сборник науч. тр. / Дон. отд-ние Межд. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности; Шахт, институт ЮРГТУ (НПИ), -Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2008. - С. 72-75.

9. Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В. Шахтные исследования параметров воздушных потоков в забоях горных выработок // Технологии безопасности: Юбилейный сборник науч. тр. / Дон. отд-ние Межд. акад. наук экологии и безопасности жизнедеятельности; Шахт, институт ЮРГТУ (НПИ), - Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2008. - С. 75-77.

10. Ткачук Р.В. Закономерности распространения воздушной струи в призабойном пространстве тупиковой выработки на метаноносных пластах угля И Перспектива - 2008: материалы Междунар. науч. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов / Кабардино-Балк. гос. ун-т. - Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2008. Т.З.-С. 64-68.

Подписано в печать 12.11.2009г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Усл. п.л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. 66.

Отпечатано в типографии ИП Бурыхин Б.М., 346500, Ростовская обл., г.Шахты, ул. Шевченко, 143.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ткачук, Роман Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ОПЫТА ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИЗАБОЙНОГО ПРОСТРАНСТВА ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК.

1.1. Анализ аварийных ситуаций в призабойном пространстве подготовительных выработок.

1.2. Перспективы изменения режима вентиляции подготовительных выработок.

1.3. Анализ исследований аэрогазодинамики в призабойном пространстве подготовительных выработок.

1.4. Цели и задачи исследования.

Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ ВЕНТИЛЯЦИИ В ПРИЗАБОЙНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ.

2.1. Методы и методика исследования.

2.2. Лабораторные исследования дальнобойности воздушной струи, выходящей из вентиляционного трубопровода.

2.3. Исследование на модели режимов движения воздушных потоков в стеснённом призабойном пространстве подготовительной выработки.

2.4. Шахтные исследования воздушных потоков в призабойном пространства подготовительной выработки при нагнетательном способе проветривания.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИЗАБОЙНОГО ПРОСТРАНСТВА С УЧЕТОМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОЗДУШНОГО ПОТОКА.

3.1. Исследование параметров струи свежего воздуха при движении от выходного отверстия до забоя выработки.

3.2. Исследование влияния энергетического потенциала струи свежего воздуха на параметры режима вентиляции призабойного пространства выработки.

3.3. Исследование зависимости скорости свежего воздуха по санитарно-гигиеническим условиям от отставания трубы от забоя.

3.4. Исследование влияния схемы вентиляционной сети на параметры режима вентиляции призабойного пространства.

Выводы.

4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РЕЖИМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ ПРИЗАБОЙНОГО ПРОСТРАНСТВА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ ПРИ

ПРОВЕДЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК.

4.1. Методика проектирования режимов вентиляции с учётом энергетического потенциала нагнетаемого свежего воздуха.

4.2. Применение непрерывного дистанционного контроля режима вентиляции призабойного пространства аппаратурой диспетчерского контроля.

4.3. Экономическая и социальная эффективность применения схем и режимов вентиляции при управлении энергетическим потенциалом нагнетаемого свежего воздуха в призабойное пространство.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование режима вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок при управляемом использовании энергетического потенциала воздушной среды"

Актуальность работы. При нагнетательном способе проветривания в условиях стеснённого призабойного пространства необходимо разбавлять выделяющийся метан в забое выработки. Чтобы предотвратить возгорание мета-новоздушной смеси, исходящий поток от забоя должен иметь безопасную концентрацию при проходе потенциальных источников нагревания. Это может быть достигнуто при выборе соответствующего режима вентиляции призабойного пространства.

Производственный опыт показал, что применяемые методы расчёта режимов вентиляции призабойного пространства не всегда обеспечивают разбавление выделяющихся объёмов метана. Нормативные условия и расчёты расхода воздуха базируются на эмпирических закономерностях, которые не учитывают физические процессы в воздушной среде призабойного пространства выработки, и не гарантируют доставку необходимого расхода свежего воздуха к местам выделения метана и предотвращение формирования взрывоопасных смеси.

Реальная эффективность вентиляции призабойного пространства может быть достигнута в результате применения эффективных схем и режимов вентиляции призабойного пространства, основанных на управлении энергетического потенциала массы свежего воздуха, истекающей из вентиляционной трубы. Под управлением кинетической энергии понимается изменение энергии струи свежего воздуха, истекающей из выходного отверстия вентиляционной трубы, в результате которого обеспечивается доставка требуемого расхода свежего воздуха до забоя для разбавления выделяющегося метана и регулирования скоростного режима в зоне нахождения людей.

Продолжающиеся воспламенения и взрывы метановоздушной среды в призабойных пространствах подготовительных выработок на шахтах в России и за рубежом свидетельствуют об актуальности решаемой в диссертации задачи обоснования режимов вентиляции призабойного пространства.

Данная диссертационная работа выполнялась по госбюджетной научно-исследовательской теме «Разработка системы и режимов вентиляции для обеспечения взрыво- и пожаробезопасности в горных выработках и выработанных пространствах метанообильных выемочных участков при интенсивной выемке угля». В рамках исследований был получен Грант на 50 тыс. рублей на конкурсе НИР в ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ).

Цель работы — обоснование режима вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок, при котором обеспечивается доставка необходимого расхода воздуха до забоя для эффективного разбавления выделяющегося метана.

Основная идея работы заключается в использовании энергетического потенциала нагнетаемого в призабойное пространство свежего воздуха для повышения дальнобойности и эффективности доставки до забоя, так как расход в струе уменьшается после отрыва от трубы из-за утечек в исходящий от забоя поток.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы исследования: системный анализ литературных источников, нормативных документов, результатов исследований других авторов и производственного опыта; аналитические расчёты с применением фундаментальных физических законов; шахтные эксперименты; физическое моделирование; лабораторные исследования; расчеты на ЭВМ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: применением фундаментального закона сохранения энергии при обосновании закономерностей распространения воздушной струи из выходного отверстия вентиляционной трубы; сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований распространения воздушного потока в призабойном пространстве подготовительной выработки (расхождение составляет не более 10%); экспериментальной проверкой гипотезы распространения воздушного потока в призабойном пространстве подготовительной выработки на физической модели подготовительной тупиковой выработки; шахтными замерами режимов движения воздушных потоков в призабойном пространстве; положительным результатом определения параметров режимов вентиляции в горных выработках на шахтах ОАО «СУЭК-Кузбасс».

Основные научные положения, выносимые на защиту:

- эффективность предотвращения формирования опасных концентраций метана у забоя выработки повышается в результате управления энергетическим потенциалом нагнетаемой вентилятором струи свежего воздуха при обосновании режима вентиляции призабойного пространства;

- в структуре струи воздуха, истекающей из выходного отверстия, образуются два отличающихся участка (внезапного расширения и основной), на которых параметры струи зависят от скорости истечения и диаметра отверстия;

- параметры режима вентиляции в призабойном пространстве, такие как расход доставляемого до забоя воздуха и технологическая дальнобойность струи, зависят от энергетического состояния выходящего потока воздуха из выходного отверстия;

- схему и параметры режима вентиляции призабойного пространства необходимо применять на основе расчётов по методике, учитывающей энергетический потенциал нагнетаемого свежего воздуха, что позволит регулировать скорость воздуха в зоне нахождения людей, повысить взрывобезопасность и снизить экономические потери на ликвидацию аварий в результате предотвращения формирования взрывоопасной смеси.

Научная новизна работы:

- установлены закономерности перемещения свежего воздуха в призабойном пространстве, отличающиеся тем, что на участке внезапного расширения длиной 0,6 м скорость струи свежего воздуха уменьшается на 30,5% и 23% при диаметре выходного отверстия соответственно 0,6 и 0,8 м без уменьшения расхода; на основном участке происходит увеличение в 2 раза диаметра струи с одновременным уменьшением расхода в результате утечек в исходящие потоки от забоя;

- впервые получены расчётные зависимости для определения расхода свежего воздуха, доставляемого в забой выработки, отличающиеся тем, что величина этого расхода зависит от кинетической энергии струи, которая пропорциональна кубу её скорости на выходе из вентиляционной трубы, диаметра выходного отверстия трубы и расстояния от выходного отверстия до забоя;

- разработана методика выбора рациональной схемы и параметров режима вентиляции призабойного пространства газообильных выработок, отличающаяся тем, что при управлении энергетическим состоянием свежей струи воздуха регулируется скорость воздушного потока в зоне нахождения людей и расход свежего воздуха, доставляемого от трубы до забоя.

Научное значение диссертации заключается в выявлении закономерностей распространения струи свежего воздуха после истечения из вентиляционной трубы в призабойное пространство в зависимости от её энергетического потенциала и обоснование параметров режима вентиляции для решения проблемы обеспечения безопасности работ в метанообильных забоях в результате снижения концентрации метана.

Практическое значение диссертации заключается в следующем:

- разработана методика выбора схемы вентиляционной сети и расчёта расхода воздуха, доставляемого до забоя в зависимости от метанообильности, расстояния от вентиляционной трубы до забоя и скорости воздуха в зоне нахождения людей;

- разработаны рекомендации по применения в условиях шахт ОАО «СУ

ЭК».

Апробация работы. Основные результаты и научные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях в Шахтинском институте (филиале) ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет» (Новочеркасский политехнический институт) в 2005-2009 гг.; на заседании кафедры «Промышленная и экологичеекая безопасность» ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) в 2007 г.; на научном симпозиуме «Неделя горняка» МГГУ (Москва) в 2007 и 2008 г.г.; на международной конференции «ПЕРСПЕКТИВА-2008», КБГУ (Нальчик), 2008 г.

Реализация результатов работы. Разработанная «Методика проектирования режимов вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок (при проектировании и эксплуатации) внедрена на шахте «Октябрьская» ОАО «СУЭК-Кузбасс» при определении параметров вентиляции в конвейерном штреке № 9102 и вентиляционном штреке № 9101. Результаты диссертационной работы используются при чтении лекций и выполнении курсового проектирования по дисциплине «Аэрология горных предприятий» в Шахтинском институте ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ). В рамках исследований был получен грант на конкурсе НИР в ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 5 - без соавторов.

Структура и объём работы: диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 156 страницах машинописного текста, содержит 66 рисунков, 19 таблиц, список использованной литературы из 100 наименований и приложения.

Заключение Диссертация по теме "Теоретические основы проектирования горно-технических систем", Ткачук, Роман Викторович

выводы

1. Разработана методика проектирования режимов вентиляции с учётом энергетического потенциала свежего воздуха, применение которых в конкретных условиях предотвратит образование взрывоопасной концентрации метана в призабойном пространстве и забое выработки.

2. Приведены зависимости для определения минимальной расчётной скорости свежего воздуха в концевой части вентиляционной трубы, которые рекомендуется использовать для диспетчерского контроля при применении по ПБ аппаратуры автоматического контроля расхода воздуха, подаваемого в забой выработки.

3. Приведены расчётные данные и графики для диспетчерского контроля скорости свежего воздуха в концевой части вентиляционной трубы в диапазоне расчётного расхода воздуха для вентиляции забоя от 50 до 650 м3/мин, при расстоянии от выходного отверстия трубы до забоя 8, 12, 15 и 20 м.

4. Внедрение методики определения режимов вентиляции призабойного пространства при управлении энергетическим потенциалом струи свежего воздуха позволяет получить экономический и социальный эффект за счёт предотвращения взрывов и возгораний метана в забоях выработок.

5. При возгораниях и взрывах метана в забоях подготовительных выработок с 2000 по 2007 гг. пострадало в среднем 20 чел./год, в том числе с летальным исходом -7,9 чел./год. В результате предотвращения возгораний и взрывов метана социальный эффект заключается в сохранении жизни 8 чел./год, экономический эффект в результате сохранении страховых выплат составляет 8 млн. руб/год и от сохранения затрат на ликвидацию аварий - 32,05 млн. руб/год.

6. На шахтах страны в 265 забоях, проводимых комбайнами, средняя скорость проведения выработки 127,7 м/мес. В 1 забое происходит в среднем 1,5 загазирования в сутки с концентрацией метана более 2 %. Потери времени на 1 разгазирование составляют 0,5 ч. В результате предотвращения этих загазиро-ваний скорость подвигания забоя увеличивается на 10,65 м/мес или на 8,3 %.

132

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для угледобывающей отрасли задачи предотвращения возгораний и взрывов метана в подготовительных выработках путём обоснованного выбора режима вентиляции призабойного пространства на основе установленных закономерностей распространения воздушного потока при управлении энергетическим потенциалом подаваемого свежего воздуха, внедрение которого обеспечивает безопасность труда и имеет важное социально-экономическое значение.

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором, выводы и рекомендации работы заключаются следующем:

1. Проведенный анализ состояния метанобезопасности в призабойном пространстве подготовительных выработок и обработка статистических данных по возгораниям и взрывам метана показали, что применяемые на шахтах методы расчёта параметров и схемы вентиляции не обеспечивают эффективного снижения концентрации метана, в связи с чем необходима разработка более эффективных методов расчёта для предотвращения образования взрывоопасных смесей в метанообильных забоях выработок.

2. В результате лабораторных исследований истечения струи воздуха из выходного отверстия вентиляционной трубы диаметром 1,6; 4,7 и 7,6 см установлены закономерности изменения дальнобойности струи воздуха при регулировании скорости её истечения и диаметра отверстия. Дальнобойность струи увеличивается с увеличением скорости воздуха на выходе и диаметра этого отверстия.

3. В работе впервые вводится критерий энергетического подобия, при котором отношение кинетической энергии воздушного потока, выходящего из вентиляционной трубы в шахте к кинетической энергии в модели, должно быть равно геометрическому подобию. При геометрическом подобии 1:13 скорость воздушного потока, выходящего из трубопровода в модели, равна

VM=Vutf3=2,37-Vu.

4. В результате моделирования процесса распределения воздушных потоков в призабойном пространстве на модели выработки, изготовленной в масштабе 1:13, установлены закономерности распространения свежего воздуха в условиях тупикового стеснённого пространства с аэродинамическим дополнительным сопротивлением на пути движения воздушных потоков. На первом участке длиной равной диаметру выходного отверстия происходит внезапное расширение струи свежего воздуха с увеличением её диаметра без изменения расхода воздуха. На втором участке при движении струи к забою происходит уменьшение расхода воздуха в результате утечек с периферийных областей в исходящие потоки от забоя. Диаметр компактной струи у забоя равен 2,2 диаметрам выходного отверстия.

5. Шахтными замерами установлено, что на расстоянии от 0,5 до 0,7 м от выходного отверстия происходит значительное уменьшение скорости воздуха. При диаметре выходного отверстия 0,6 м скорость воздуха составляла 67 % от скорости на выходе из отверстия, а при диаметре 0,8 м — 71 %.

6. На основании экспериментальных исследований установлено, что параметры струи свежего воздуха после истечения из выходного отверстия вентиляционной трубы не соответствуют гипотезе проф. Г.Н. Абрамовича о свободной прямоточной струе. Поэтому методика расчёта параметров струи свежего воздуха, таких как расход воздуха, необходимый для вентиляции забоя выработки, и максимальное отставание вентиляционной трубы от забоя, требуют уточнения.

7. На основании экспериментальных и аналитических исследований получены зависимости для определения скорости и диаметра воздушного потока в конце участка внезапного расширения, точность расчёта которых имеет хорошую сходимость с шахтными замерами и результатами моделирования от 3,7 до 8,5 %.

8. Доказано в результате аналитического исследовании, шахтных замеров и физического моделирования, что дальнобойность и эффективность доставки расчётного расхода свежего воздуха до забоя выработки зависит от кинетической энергии потока на выходе из вентиляционной трубы. При перемещении в сторону забоя скорость воздуха уменьшается, а кинетическая энергия переходит в потенциальную. При расчёте параметров вентиляции необходимо, чтобы кинетической энергии было достаточно для доставки к забою расчётного расхода воздуха и обеспечения в призабойном пространстве турбулентного режима движения исходящего потока.

9. Получены математические зависимости для определения режимов вентиляции призабойного пространства. Основными энергетическими факторами, которыми можно управлять для повышения эффективности доставки свежего воздуха к забою Q3 в условиях стеснённого призабойного пространства, являются скорость истечения этого воздуха из выходного отверстия вентиляционной трубы, площадь поперечного сечения выходного отверстия и требуемая технологическая дальнобойность струи.

10. Установлено, что при небольших дебитах метана в забое наблюдается непропорциональность расхода свежего воздуха для его разбавления. Так, при диаметре вентиляционной трубы 0,6 м для разбавления 1 м3/мин метана необО ходимо подавать в призабойное пространство не 100 м /мин, а 264 м /мин свежего воздуха. При диаметре 0,8 м необходимо подавать 224 м /мин. Для разбавления выделяющихся 2 м /мин метана при диаметре трубы 0,6 и 0,8 м нужно соответственно подавать 205 м /мин и 280 м /мин.

11. Доказана возможность снижения скорости свежего воздуха в зоне нахождения людей у забоя по санитарно-гигиеническому критерию в результате увеличения расстояния между выходным отверстием в вентиляционной трубе и забоем. Одновременно для доставки расчётного расхода воздуха до забоя необходимо увеличивать скорость струи свежего воздуха на выходе из вентиляционной трубы. Так, при диаметре выходного отверстия 0,6 м для доставки в забой 100 м /мин при расстоянии до забоя необходима скорость на выходе из трубы скорость воздуха 9,6 м/с. В зоне работы людей скорость равна 6,3 м/с. При увеличении расстояния до 12 м скорость воздуха на выходе должна быть 11,1 м/с. Скорость в зоне работы людей снизится до 2,87 м/с.

12. Разработана методика проектирования режимов вентиляции с учётом энергетического потенциала свежего воздуха, применение которых в конкретных условиях предотвратит образование взрывоопасной концентрации метана в призабойном пространстве и забое выработки. Для реализации результатов исследования рекомендуется применять новые схемы вентиляции со сложными воздуховодами из соединённых параллельно вентиляционных труб диаметром 0,8 м и более.

13. Приведены зависимости, данные и графики для определения минимальной расчётной скорости свежего воздуха в концевой части вентиляционной трубы, которые рекомендуется использовать для диспетчерского контроля при применении по ПБ аппаратуры автоматического контроля расхода воздуха, подаваемого в забой выработки.

14. Внедрение методики определения режимов вентиляции призабойного пространства при управлении энергетическим потенциалом струи свежего воздуха позволяет получить экономический и социальный эффект за счёт предотвращения взрывов и возгораний метана в забоях выработок.

В результате предотвращения 1 возгорания и взрыва метана социальный эффект заключается в сохранении жизни 8 чел./год, экономический эффект в результате сохранении страховых выплат составляет 8 млн. руб/год и от сохранения затрат на ликвидацию аварий - 32,05 млн. руб/год.

В результате предотвращения потерь времени на разгозирование при увеличении концентрации метана более 2 % скорость подвигания забоя увеличивается на 10,65 м/мес. или на 8,3 %.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ткачук, Роман Викторович, Новочеркасск

1. Дюпин А.Ю. На пути устойчивого развития // Уголь. 2006. - №4. - С.12.14.

2. Администрация Кемеровской области информирует // Уголь. 2006. -№10.-С. 43-44.

3. Рашевский В.В. Отечественные рынки энергетического угля. Перспективы роста производства и потребления // Уголь. 2006. - №3. - С. 31-34.

4. Администрация Кемеровской области информирует // Уголь. 2006.- №3. С. 47-48.

5. Администрация Кемеровской области информирует // Уголь. 2007.- №2. С. 46-47.

6. Логинов А.К. ОАО «Воркутауголь» повышение эффективности производства с обеспечением роста уровня промышленной безопасности // Уголь. -2005. - №8. -С. 36-40.

7. Логинов А.К., Смирнов М.И. Развитие угледобывающего комплекса Воркуты — техническое перевооружение производства и безопасность труда // Уголь. 2006. - №4. - С. 46-48.

8. Бобовников А.Л., Логинов А.К. развитие НПО «Прокопьевскуголь» // Уголь. 2002. - №1. - С. 18-21.

9. Рыбкин В.К., Аркуша М.Е. Воспроизводство добывающих мощностей как необходимое условие конкурентоспособности ОАО «Воркутауголь» // Уголь. 2002. - №8. - С. 38-43.

10. Логинов А.К. К 70-летию промышленного освоения Печорского угольного бассейна // Уголь. 2004. - №8. - С. 43-49.

11. Бобров А.И. Борьба с местными скоплениями метана в угольных шахтах. М.: Недра, 1988.- 148 с.

12. Бобров А.И., Балинский Б.В. Борьба с местными скоплениями метана в выработках угольных шахт М.: ЦНИЭИ уголь, 1981. - 57 с.

13. Божко В.JI., Бобров А.И., Клишкань А.Ф. Слоевое скопление метана -причина развития аварии на шахте // Безопасность труда в промышленности. -1977.-№9.-С. 10-12.

14. Мамаев В.И. и др. Предупреждение взрывов пылеметановоздушных смесей / В.И. Мамаев, Ж.А. Ибраев, В.А. Лигай. М.: Недра, 1990. - 159 с.

15. Бобров А.И., Балинский Б.В., Залесский П.С. Утечки сжатого воздуха причина воспламенения метана в шахте // Уголь Украины. - 1980. - №7. - С. 31-32.

16. Бобров А.И. и др. Местные скопления метана в подготовительных выработках угольных шахт /А.И. Бобров, В.М. Шейко, Э.Н. Теличко. Донецк: Донбасс, 1972. - 154 с.

17. Бобров А.И., Шейко В.М. Определение участков выработок, опасных по слоевым скоплениям и контроль за метановыми слоями // Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. 1969. - №5. — С. 23-26.

18. Липин Ю.И. Предупреждение фрикционного воспламенения пылеметановоздушных смесей в угольных шахтах. Кемерово, 1999. - 268 с.

19. Бойко В.А., Кременчуцкий Н.Ф. Основы теории расчета вентиляции шахт. М.: Недра, 1977. 280 с.

20. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях / А.Е. Умнов, А.С. Голик, Д.Ю. Палеев, Н.Р. Шевцов. М.: Недра, 1990. - 286 с.

21. Фролов М.А., Бобров А.И. Суфлярные выделения метана в угольных шахтах. М.: Недра. 1971. 160 с.

22. Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Ткачук Р.В. Анализ эффективности и безопасности разработки метаноносных пластов угля. / Сб. науч. трудов Технологическая и экологическая безопасность. Ростов н/Д: Изд-во НМЦ«Логос», -2005.-С. 21-25.

23. Ткачук Р.В. Взрывы метановоздушной смеси в забоях подготовительных выработок. / Сб. науч. трудов Технологическая и экологическая безопасность. Ростов н/Д: Изд-во НМЦ «Логос», 2005. - С. 38-40.

24. Администрация Кемеровской области сообщает // Уголь. 2006. - №2. -С. 31-32

25. Бердюгина Г.А., Торгунаков А.А., Чередников Э.А. Геологическая и экологическая оценка угольного производства Кемеровской области // Уголь. -2006. -№2.-С. 56-58.

26. Пресс-служба ОАО «Воркутауголь» информирует. Компания «Ворку-тауголь» (предприятие сырьевого дивизиона «Северсталь-Групп») открывает «Школу по обмену передовым опытом» // Уголь. 2006. - №2. - С. 31-32.

27. Измалков А.В., Романченко С.Б., Подображин С.Н., Руденко Ю.Ф., Костеренко В.Н. Состояние безопасности в угольной отрасли и пути ее повышения на современном этапе // Горная промышленность. 2005. - №5. - С. 1622.

28. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-613-03). Серия 05. Выпуск 11/ Колл. авт. М.: Государственное унитарное предприятие «Научно технический центр по безопасности и промышленности Госгортехнадзора России», 2003.-296 с.

29. Технологические схемы разработки пластов на угольных шахтах. Части 1 и 2. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1991.-206 с.

30. Рекомендуемые унифицированные схемы вскрытия и подготовки новых горизонтов на действующих шахтах основных бассейнов. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1993. - 120 с.

31. Абрамович Г.Н. Турбулентные свободные струи жидкостей и газов.- М.: Госэнергоиздат, 1948. 288 с.

32. Ксенофонтова А.И. и др. Метановыделение и пылеобразование в подготовительных выработках большой протяженности шахт Карагандинского бассейна и расчет их проветривания / А.И. Ксенофонтова, А.С. Бурчаков, B.C. Орехов. М.: МГИ, 1960. - 92 с.

33. Ксенофонтова А.И., Воропаев А.Ф. Проветривание глухих выработок.- М.: Углетехиздат, 1944. 112 с.

34. Скочинский А.А., Комаров В.Б. Рудничная вентиляция. М.: Углетех-издат, 1959. — 633 с.

35. Метан в угольных пластах / А.А. Скочинский, В.В. Ходот, В.Г. Гмы-шинский, И.А. Липаев, Ю.С. Премыслер, И.Л. Эттингер, М.В. Яновская. М.: Углетехиздат, 1958. — 156с.

36. Абрамов Ф.А. и др. Воздухораспределение в вентиляционных сетях шахт / Ф.А. Абрамов, Р.Б. Тян, В.Я. Потемкин. Киев: Научная мысль, 1971.- 135 с.

37. Воронин В.Н. Основы рудничной аэро-газодинамики. М.: Углетехиздат, 1951. -491 с.

38. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. 3-е изд. доп. - М.: Профиздат, 1965. - 608 с.

39. Каменев П.Н. Отопление и вентиляция. 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1964. Ч. 2. Вентиляция. - 471 с.

40. Кирин Б.Ф., Ушаков К.З. Рудничная и промышленная аэрология. Учебник для вузов. М.: Недра, 1983. - 256 с.

41. Кирин Б.Ф. и др. Аэрология подземных сооружений (при строительстве) / Б.Ф. Кирин, Е.Я. Диколенко, К.З. Ушаков. Липецк: Липецкое изд-во, 2000.-456 с.

42. Ушаков К.З. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. М.: Недра, 1975. - 168 с.

43. Бурчаков А.С. и др. Рудничная аэрология / А.С. Бурчаков, П.И. Мус-тель, К.З. Ушаков. М.: Недра, 1978. - 376 с.

44. Аэрология горных предприятий / К.З. Ушаков, А.С. Бурчаков, Л.А. Пучков, И.И. Медведев. М.: Недра, 1987. - 424 с.

45. Ушаков В.К. Математическое моделирование надежности и эффективности шахтных вентиляционных систем. М.: МГГУ, 2003. - 181 с.

46. Ушаков К.З. Вентиляция подземных выработок при их сооружении.- М.: МГИ, 1967.-156 с.

47. Каледина Н.О. Вентиляция производственных объектов: Учеб. Пособие. 3-е изд., перераб. - М.: МГГУ, 2002. - 194 с.

48. Харев А.А. Рудничная вентиляция и борьба с подземными пожарами: Учебник для техникумов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1985. — 248 с.

49. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. — 4-е изд., доп. и перераб. JL: Энергоиздат. 1982. - 672 с.

50. Воронина Л.Д. и др. Расчёт рудничной вентиляции / Л.Д. Воронина, А.Д. Багриновский, B.C. Никитин. М.: Гос. науч. техн. из-во литературы по горному делу. 1962. - 488 с.

51. Мустель П.И. Рудничная аэрология. М.: Недра, 1970. - 215 с.

52. Мустель П.И. Задачник по рудничной вентиляции. ЛГИ, 1968. — 67 с.

53. Мясников А.А., Казаков С.П. Проветривание подготовительных выработок при проходке комбайнами. М.: Недра, 1981. - 269 с.

54. Мясников А.А., Патрушев М.А. Основы проектирования вентиляции угольных шахт. М.: Недра, 1971. —231 с.

55. Лидин Г.Д. Управление газовыделением при проведении капитальных и подготовительных выработок. М.: Недра, 1969. - 324 с.

56. Шередекин Д.М., Кизряков А.Д. Аэрогазодинамика подготовительных выработок. М: Недра, 1995. - 212 с.

57. Лидин Г.Д. Задачи рудничной аэрологии при подземной разработке полезных ископаемых. М.: Недра, 1985, — 216 с.

58. Мясников А.А., Колотовкин Л.Д. Борьба с газом в очистных выработках шахт. М.: Недра, 1975, - 106 с.

59. Мясников А.А. Проветривание горных выработок при различных системах разработки. М.: Недра, 1962, — 220 с.

60. Мясников А.А. Совершенствование проветривания подготовительных выработок при значительной их метанообильности // Уголь. 1972. - № 2. — С. 14-17.

61. Гращенков Н.Ф. Особенности газовой динамики при работе ВМП // Безопасность труда в промышленности. 1977. - №9. — С. 24-26.

62. Греков С.П., Калюсский А.Е. Газодинамика инертных сред и разгази-рование горных выработок при авариях. М.: Недра, 1975. — 136 с.

63. Мясников А.А. и др. Проблемы аэрогазодинамики угольных шахт / А.А. Мясников, В.Н. Пузырев, П.И. Лавлинский. М.: Недра, 1984. - 184 с.

64. Мясников А.А. и др. Улучшение газового режима угольных шахт /А.А. Мясников, М.И. Носик, В.И. Бугримов. М.: Недра, 1977. - 128 с.

65. Гращенков Н.Ф. и др. Рудничная вентиляция / Н.Ф. Гращенков, А.Э. Петросян, М.А. Фролов. М.: Недра, 1988. - 440 с.

66. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт. М.: Недра, 1984. - 284 с.

67. Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции. М.: Стройиздат, 1979. - 295 с.

68. Якушин Н.П. Проветривание при проходке горных выработок большой длины. М.: Углетехиздат, 1959. - 137 с.

69. Дуганов Г.В. и др. Проветривание тупиковых выработок большой длины / Г.В. Дуганов, В.Ф. Дробница, И.П. Никитин. М.: Недра, 1968. - 168 с.

70. Ильенок В.А. Проветривание подготовительных выработок большой длины М.: Госгортехиздат, 1962. - 154 с.

71. Крайников М.А. Проветривание подготовительных выработок. М.: Недра, 1978.- 97 с.

72. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. - 840 с.

73. Абрамов Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика. М.: Недра, 1972. - 272 с.

74. Руководство по проектированию и организации проветривания подготовительных выработок действующих угольных шахт. М.: Недра, 1985.- 238 с.

75. Репик Е.У., Сосодко Ю.П. Управление уровнем турбулентности потока. М.: Физматлит, 2002. 244 с.

76. Кружилин Г.Н. Теория подобия и тепловое моделирование. М.: Высшая школа, 1987. 168 с.

77. Абрамов Ф.А. и др. Моделирование вентиляционных сетей шахт / Ф.А. Абрамов, В.А. Бойко, Н.А. Фролов. М.: Госгортехиздат, 1961. — 121 с.

78. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт: — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Горная книга, - 2004. — 481 с.

79. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена: — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1974. 328 с.

80. Седов J1. И. Методы подобия и размерности в механике: — 9-е изд., перераб. М.: Наука, 1981. - 448 с.

81. Веников В.А. Теория подобия и моделирования: 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1984. - 480 с.

82. Кирпичев М.В. Теория подобия. М.: Изд-во АН СССР, 1953. 94 с.

83. Теории подобия и размерностей. Моделирование / П.М. Алабужев, В.Б. Геронимус, JI.M. Минкевич, Б.А. Шеховцов. М.: Высшая школа, 1968. — 206 с.

84. Гухман А.А. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1963.256 с.

85. Меклер В.Я., Овчинников П.А. Промышленная вентиляция и кондиционирование воздуха. Учебник для техникумов. М.: Стройиздат, 1978 - 312 с.

86. Эйгенсон JI.C. Моделирование. М.: Сов. наука, 1952. - 372 с.

87. Юн А.А. Теория и практика моделирования турбулентных течений. М.: Либроком, 2009. - 272 с.

88. Шарп Дж. Гидравлическое моделирование: пер. с англ. М.: Наука, 1984.-280 с.

89. Мостепанов Ю.Б., Яковлев Ю.А. Исследование проветривания тупиковых выработок при работе в них автотранспорта на гидромодели // Горный журнал, 1967. - №2. - С. 14-16.

90. Кутателадзе С.С. Анализ подобия и физические модели. М.: Наука, 1986.-296 с.

91. Ткачук Р.В. Результаты лабораторных исследований параметров свободной воздушной струи выходящей из вентиляционного трубопровода // Рукопись деп. в МГТУ Горный информационно-аналитический бюллетень 20.06.08., № 632/06-08. 5 с.

92. Фрик П.Г. Турбулентность: подходы и модели. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. - 292 с.

93. Ткачук Р.В. Результаты шахтных экспериментальных исследований параметров воздушной струи в тупиковых забоях горных выработок // Рукопись деп. в МГТУ Горный информационно-аналитический бюллетень 20.06.08., № 633/06-08. 6 с.

94. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка Донбасс, МакНИИ, 1989. - 319 с.

95. Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В. Закономерности вентиляции призабойного пространства тупиковых выработок: новая концепция // Уголь. 2007. - №2. - С. 16-19.

96. Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б., Ткачук Р.В. Энергетическая концепция проветривания призабойного пространства подготовительных выработок // Горная промышленность. 2008. - №3 - С. 2-4.

Информация о работе
  • Ткачук, Роман Викторович
  • кандидата технических наук
  • Новочеркасск, 2009
  • ВАК 25.00.21
Диссертация
Обоснование режима вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок при управляемом использовании энергетического потенциала воздушной среды - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно
Автореферат
Обоснование режима вентиляции призабойного пространства подготовительных выработок при управляемом использовании энергетического потенциала воздушной среды - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации