Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка методов управления взаимодействием ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в подземных выработках

ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Разработка методов управления взаимодействием ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в подземных выработках"

На правах рукописи

КРИВОЛАПОВ Виктор Григорьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ С РАССРЕДОТОЧЕННЫМИ ВОДЯНЫМИ ЗАСЛОНАМИ В ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Специальность: 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород,

рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новокузнецк 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, с.н.с. Палеев Дмитрий Юрьевич

доктор технических наук, с.н.с. Портола Вячеслав Алексеевич

доктор технических наук, профессор Лавцевич Виктор Павлович

Ведущая организация - Томский государственный университет (ТГУ)

Защита диссертации состоится 25 мая 2006 г. в 14.00 часов в ЗП аудитории на заседании диссертационного совета Д 212.252.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу 654007, г. Новокузнецк Кемеровской обл., ул Кирова 42. Телефон 8-(3843)-46-37-88. Факс 8-(3843)-46-57-92. E-mail: fryanov@sibsiu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан 24 апреля 2006 г.

Ученый секретарь /

диссертационного совета, доктор технических наук

^ А.Н. Домрачев

чо^о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные технологии в угольной промышленности предусматривают использование высокопроизводительных, до 10-20 тыс т/сутки, и очистных механизированных комплексов с высокой концентрацией работ на лаву. Всё это предполагает увеличение длины выемочных столбов до нескольких тысяч метров, подготовка которых требует проведения протяжённых подготовительных выработок с большой скоростью с использованием новейшего оборудования. Высокие скорости проведения подготовительных выработок приводят к значительному увеличению выделения метана из подготовительных забоев и интенсивному пылевыделению, что повышает вероятность образования взрывчатых концентраций пылеметановоздушных смесей и угрозы их воспламенения. Не исследовано в настоящее время распространение ударной волны в сети подготовительных выработок при спаренных и многоштрековых вариантах подготовки и отработки выемочных столбов. Не выявлена область и эффективность применения рассредоточенных заслонов для их взрыво-защиты.

Применяемым в настоящее время в угольных шахтах заслонам отводится только одна роль - гасить фронт пламени взрыва и предотвращать дальнейшее воспламенение угольной пыли по сети выработок. Такие заслоны не оказывают прямого воздействия на основные поражающие факторы взрыва: величину избыточного давления на фронте ударной волны и температуру продуктов взрыва, приводящих к механическому травмированию и массовым ожогам персонала. Однако последние исследования дали положительные результаты относительно использования заслонов для снижения интенсивности взрывной волны до безопасного уровня.

В то же время существующие методы математического моделирования взаимодействия ударной воздушной волны (УВВ) с заслонами, как альтернатива прямым экспериментам, требуют уточнения. Поэтому разработка новых методов и подходов для исследования способности рассредоточенных заслонов снижать интенсивность ударной волны до безопасного уровня является весьма актуальной.

Диссертационная работа обобщает результаты двух научно-исследовательских работ, выполненных по контрактам с Федеральным агентством по энергетике в 2003-2006 гт. при непосредственном участии автора (контракты №№ 2003-02-696, 158-ОПН-05п).

Цель работы - разработка методов управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами для снижения интенсивности ударной волны до безопасного уровня.

Идея работы заключается в использовании модифицированной газодинамической модели распространения ударных волн по сети горных выработок и движения газопылевой среды, дополненной уравнениями переноса массы капель воды, и учётом последовательного срабатывания ёмкостей водяного заслона с конечным давлением их разрушения для управления ударной воздушной волной.

Задачи исследований:

- разработать математическую модель взаимодействия ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

ОЭ 200,61«ЧОЯ>

- изучить взаимодействие ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами в тупиковой выработке;

- исследовать взаимодействие ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами для различных технологических схем проведения подготовительных выработок;

- разработать методы управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели исследований использовался комплекс методов, включающий анализ и обобщение данных научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам; методы механики сплошных сред и математической физики для построения и обоснования математической модели взаимодействия ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами и их численное решение с применением ЭВМ; проведение тестовых расчётов; сравнение полученных результатов математического моделирования с экспериментальными данными.

Научные положения, выносимые на защиту:

- ударная волна после выхода из подготовительной выработки вырождается в волну сжатия и распространяется далее со скоростью звука;

- основными факторами, определяющими параметры взаимодействия ударной воздушной волны с водяным заслоном, являются волновые эффекты, возникающие в разветвлённой сети горных выработок при формировании, распространении, отражении и взаимодействии воздушных ударных волн, волн сжатия и волн разрежения, а также расположение заслонов в сети горных выработок и конструктивные параметры заслонов;

- невертикальность переднего фронта волны сжатия и конечная величина давления разрушения водяного заслона являются причиной формирования двух волновых фронтов - первого, распространяющегося по невозмущённому газу и имеющего давление ниже давления разрушения заслона, и второго - догоняющего, распространяющегося по газу, предварительно поджатому первой волной;

- при взаимодействии ударной волны с водяным заслоном основными факторами, влияющими на понижение давления за заслоном, являются масса воды в заслоне и пороговое давление срабатывания заслона.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается:

- корректным использованием исходных дифференциальных уравнений и апробированных методов математического моделирования распространения ударных воздушных волн в горных выработках;

- удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования разрушения ударной волной водоналивной перемычки с экспериментальными данными, полученными на руднике Шерегеш.

' - положительными результатами опытно-промышленной проверки программного комплекса «Ударная волна» в отрядах ВГСЧ и в экспертных комиссиях по расследованию аварий на угольных шахтах Кузбасса.

Научная новизна работы заключается в установлении:

- закономерности прохождения сопряжения передним фронтом волны и вырождения его в волну сжатия, которая распространяется по сквозной выработке со скоростью звука при взрывах в подготовительных выработках;

- существенного влияния на процесс затухания взрывной волны и возникающие при этом волновые процессы следующих факторов: схемы расположения водяных заслонов в сети горных выработок, расстояние между полками, их удаление от сопряжений, которые являются источниками отражённых волн, и пороговое давление срабатывания заслона;

- причины формирования двух волновых фронтов за водяным заслоном -невертикальность переднего фронта волны сжатия и конечная величина разрушения заслона, которая определяется конструктивным исполнением ёмкостей водяного заслона;

- влияния на снижение давления в ударной волне при прохождении заслона факторов: суммарная масса сконцентрированной в нём воды, вне зависимости от линейной плотности распределения воды в заслоне, порогового давления срабатывания заслона.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:

- разрабатывать на этапе проектирования схемы размещения в выработках рассредоточенных водяных заслонов для эффективного гашения взрывных волн;

- применять программный комплекс «Ударная волна» для анализа оперативной ситуации, разработки мероприятий по изменению параметров заслонов, проектирования защиты тупиковых выработок от поражающих факторов.

- рассчитывать газодинамические параметры ударных воздушных волн, распространяющихся по горным выработкам, и их взаимодействие с рассредо точенными водяными заслонами;

- определять положение заслонов в выработках и их массу для повышения их эффективности при гашении воздушной ударной волны, образующейся при взрыве пылеметановоздушной среды в тупиковой выработке;

- управлять эффективностью и безопасностью ведения проходческих работ посредством реализации разработанных методов снижения воздействия поражающих факторов: давления и скорости набегающего потока, температуры и концентрации продуктов взрыва при различных технологических схемах проведения горных выработок.

Личным вкладом автора является:

- развитие математической модели взаимодействия воздушной ударной волны с водяными заслонами, дополненной уравнениями переноса массы водяных капель с учётом последовательного срабатывания рассредоточенных заслонов;

- проведение многопараметрических расчётов, обработка и анализ полученных результатов;

- установление закономерностей взаимодействия ударной волны с водяным заслоном с учётом конструктивного исполнения заслонов;

- разработка и реализация рекомендаций по выбору параметров рассредоточенных водяных заслонов и оптимального места их расположения.

Реализация работы. Результаты исследований вошли в программный комплекс «Ударная волна», который используется в ВГСЧ и экспертными комиссиями в ходе расследования аварий, а также в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её части докладывались и обсуждались на семинарах кафедры разработки пластовых месторождений СибГИУ (2003), кафедры прикладной аэромеханики ТГУ (2004), на заседаниях Учёного совета Института Угля и углехимии СО РАН, на технических советах Центрального штаба ВГСЧ угольной промышленности РФ (2001 - 2003), на Международной конференции «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании» (г. Алматы, 2004), на IV Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы механики» (г. Томск 2004), на Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (г. Новокузнецк, 2004), на IX Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Новокузнецк, 2004), на VIII Всероссийской конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (г. Кемерово, 2005).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 7 печатных работах и в одной монографии.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх разделов и заключения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, включая 48 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 94 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель и ставятся задачи исследования. Дается описание научных положений, выносимых на защиту, подчёркивается их обоснованность, достоверность, новизна и практическая ценность

В первом разделе (п 1.1) дан краткий анализ производственного опыта профилактики взрывов метана и угольной пыли и нейтрализации поражающих факторов ударной волны техническими средствами.

В настоящее время вся профилактическая работа по предупреждению возникновения и распространения взрывов метана и угольной пыли в угольных шахтах основывается на двух уровнях пылевзрывозащиты: первый уровень предусматривает комплекс мер по предупреждению возникновения взрывов; второй уровень - это системы по локализации взрыва, развившегося вследствие отказа первой линии защиты. Для горнорабочих, находящихся в шахте, безопасное избыточное давление во фронте УВВ не должно превышать 0,006 МПа

Энергию ударных воздушных волн гасят возведением разного рода инженерных сооружений, способных противостоять нагрузкам взрыва или ослабить его давление. Такие способы и сооружения описаны в работах А.А. Турина, М.И. Нецепляева, В.М. Плотникова, Г.Г. Соболева, Е.А. Умнова, A.M. Чеховских, А.Е. Чуприкова.

В п. 1.2 дан анализ исследований взаимодействия ударных воздушных волн с инженерными взрывозащитными сооружениями. Для предотвращения разрушения взрывоустойчивых перемычек в последнее время стали предлагать использовать предварительное понижение давления в ударной волне путем установки водяных заслонов или водоналивных перемычек, т.е. использовать комбинированную защиту. В этом случае ударная волна предварительно взаимодействует с водяным заслоном (водоналивной перемычкой), уменьшает свою

интенсивность, и к взрывоустойчивой перемычке подходит уже значительно ослабленной, неспособной её разрушить.

Параметры водяных и сланцевых заслонов, используемых в качестве защитных сооружений для гашения ударных волн, отличаются от применяемых в шахте, назначение которых сводится к локализации взрывов метана и пыли за счет гашения пламени Эти отличия касаются расхода воды или пыли на 1 м3 объема выработки (20-50 кг/м3 и 13,3 кг/м1 соответственно), длины заслона и схемы его установки.

Однако для эффективного использования таких комбинированных взрыво-защитных инженерных сооружений необходимо иметь достаточно надежные способы количественной оценки снижения давления в ударной волне при взаимодействии с водяным или сланцевым заслоном.

В работах И.М. Васенина, А.Ю. Крайнова, О.Ю. Лукашёва, Д.Ю. Палеева, Э.Р. Шрагера, предложены математические модели и проведены расчёты газодинамических процессов при распространении ударных волн в сети горных выработок и их взаимодействие со штатными взрывозащитными сооружениями. Определена их эффективность, вычислены коэффициенты затухания ударных волн при прохождении взрывозащитных сооружений, проведено их сравнение с известными эмпирическими коэффициентами затухания. Это позволило авторам разработать программный комплекс «Ударная волна», применяемый в ВГСЧ и на шахтах РФ в аварийных ситуациях и при составлении Планов ликвидации аварий. Такая широкая апробация результатов математического моделирования позволяет рассматривать его как альтернативный вариаш исследования процессов взаимодействия ударной волны с рассредоточенными заслонами в тупиковых подготовительных выработках.

В п. 1.3 приведены причины взрывов пылеметановоздушных смесей и дан анализ риска возникновения таких аварий. До 90% всех взрывов метана и угольной пыли происходит в тупиковых и сквозных выработках.

«Методические указания по применению рассредоточенных заслонов для предотвращения развития взрывов в подготовительных выработках», а также работы, рассмотренные в п. 1.2, предусматривают применение рассредоточенных заслонов для Т-образных сопряжений подготовительных выработок с основной выработкой. Однако в нормативных документах не предусмотрено условий применения рассредоточенных заслонов при двух и многоштрековой подготовке выемочных участков.

В разделе 2 проведена доработка газодинамического метода расчёта взаимодействия воздушных ударных волн с водяными заслонами. Это позволяет анализировать динамическую ситуацию в различных точках горной выработки, где установлен заслон, и определять зоны, которые безопасны для пребывания людей, как в самой подготовительной выработке, так и в смежных с ней.

В п. 2.1 приводится физическая модель взаимодействия ударной волны с дисперсными средами. Принимая во внимание исключительную сложность физической картины протекания взрыва метановоздушной смеси в условиях угольной шахты и учитывая, что для решения поставленных задач наибольший интерес представляет динамическое воздействие УВВ и движущихся по горным выработкам газовых потоков, взрыв рассматривается как распад произвольного разрыва в начальных параметрах газа. При использовании этого широко применяемого в газовой динамике подхода, предполагается, что в некото-

ром известном объёме горной выработки произошёл взрыв метановоздушной смеси известной мощности. В результате взрыва в этом объёме происходит резкое повышение давления и расширение продуктов реакции с отрывом УВВ от его границы. В процессе распространения УВВ по горным выработкам её интенсивность уменьшается за счёт вовлечения в движение дополнительных масс воздуха, трения о стенки выработок, теплообмена и потерь энергии на сопряжениях и поворотах.

Если УВВ на своём пути встречает водяной заслон, то происходит его разрушение, а вода переводится в дисперсное состояние, распределяется по сечению выработки и вовлекается в движение. На это затрачивается часть энергии ударной волны.

Поскольку времена релаксации тепловой и скоростной'неравновесности образующихся диспергированных частиц с газовой фазой намного меньше времени взаимодействия ударной волны с заслоном, то при построении математической модели было принято, что капли воды находятся в тепловом равновесии с газом (однотемпературная модель) и движутся они в нём без отставания (односкоро-стная модель).

В п. 2.2 приводится математическая модель взаимодействия ударной волны с дисперсными средами. Угольная шахта представляется как сложная пространственная сеть протяжённых горных выработок известного поперечного сечения, имеющих повороты, пересечения, примыкания, тупики и выходы на дневную поверхность Трёхмерные координаты X, У, X сопряжений горных выработок известны. Эту сеть выработок можно интерпретировать как пространственный ориентированный граф С(1/, V), представляющий собой геометрическую фигуру и состоящий из двух подмножеств: множества узлов (сопряжений) и и множества ветвей (выработок) V. Тогда задача о распространении газодинамических возмущений по разветвлённой сети горных выработок сводится к численному решению систем газодинамических уравнений на каждой ветви графа с соответствующими начальными и граничными условиями и стыковкой полученных решений в узлах графа.

Для расчета течения продуктов взрыва и распространения ударных волн в прямолинейных выработках (ветвях графа) используются одномерные уравнения газовой динамики, где в правых частях учитываются процессы силового и теплового взаимодействия потока с водяными заслонами и стенками выработок. Сопряжения горных выработок приняты кубической формы, а течение в них описывается трехмерными уравнениями газовой динамики.

В п. 2.3 описан алгоритм численной реализации модели, который позволяет решать системы дифференциальных уравнений для каждой выработки и каждого сопряжения с учётом соответствующих граничных условий, автоматически учитывая пространственные углы соединения выработок и направления потоков в них. В качестве численного метода приняты одномерная и трёхмерная модификации схемы С. К. Годунова.

Последовательное срабатывание заслона моделировалось с учётом того, что плотность смеси представляет собой сумму плотностей газа, водяной аэрозоли, йривнесённой газовым потоком в расчётную ячейку, и водяной аэрозоли, добавленной при разрушении элемента заслона, расположенного в расчётной ячейке.

Условием разрушения элемента заслона является превышение давления в набегающей на него ударной волне некоторого предельного давления, при котором конструкция заслона разрушается.

Тестирование программы и отдельных её блоков проводилось на выполнимость законов сохранения массы и полной энергии и на решении ряда модельных задач (расчёт на установление давления, расчёт в симметричных конфигурациях расположения выработок и т.д.) Тестирование подтвердило выполнимость законов сохранения массы и полной энергии при расчёте течения в выработках (при отсутствии теплообмена и потерь энергии на трение) и непротиворечивость получаемых результатов при решении модельных задач.

Проверка правильности математической модели и численного метода проводилась путём сравнения результатов расчетов с данными экспериментов на руднике Шерегеш, где в ходе проведения массового взрыва проверялись взры-возащитные свойства водоналивной перемычки из 60 полиэтиленовых мешков, содержащих 6 м3 воды. Расчетное давление торможения в ударной волне перед перемычкой составило 1,35 МПа (из эксперимента - 1,30 МПа), расчетное значение давления торможения после прохождения ударной волной перемычки, на расстоянии примерно 100 м от нее, составило 0,205 МПа (из эксперимента -0,21 МПа). Как видно, расчетные данные хорошо согласуются с данными измерений. Это в частности указывает на то, что основной эффект - динамическое взаимодействие волны с водоналивной перемычкой - в математической модели описывается с достаточно хорошей точностью.

В п. 2.4 показано, что в случаях, когда перепад давления в двух соседних ячейках небольшой, образуются слабые разрывы, поэтому параметры состояния после распада разрыва могут быть найдены с хорошей точностью исходя из формул для акустического приближения. Это позволило ускорить расчеты в несколько раз без потери точности вычислений.

В разделе 3 проведены исследования взаимодействия ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами для различных технологических схем проведения подготовительных выработок.

В п. 3.1 приведены результаты численных расчётов взрыва в тупике подготовительной выработки в начальной стадии её проходки (рисунок 1). Расчёты показали, что ударная волна быстро (через 0,03 с) со скоростью звука (при давлении в зоне взрыва Рц= 0.28 МПа) и со сверхзвуковой скоростью (при Рь= 0.8 МПа) выходит из подготовительной выработки в сопряжение, где разделяется на три волны сжатия. Одна из волн, отражённая, уходит обратно в тупик, две другие - симметрично, с начальной скоростью потока за фронтом волны 80 м/с (Рь= 0.28 МПа) и 200 м/с (Рь= 0.8 МПа), расходятся со скоростью звука в обе стороны от сопряжения.

Установка заслонов (см. рисунок 1) сильно меняет не только количественную, но и качественную картину в рассматриваемой области течения. Так, при отсутствии заслонов взрыв в тупике сопровождается быстрозатухающим колебательным процессом с двумя слабыми отражениями от сопряжения с квершлагом (кривая 1 на рисунке 2.я). При установленных за-

г

---

"1

<-30 м--»j

Рисунок 1 - Схема расположения основных заслонов за сопряжением тупиковой выработки: I - зона взрыва; 2, 3 - водяные заслоны длиной 30 м

слонах в сопряжении уже наблюдается несколько пиков давления (кривые 2, 3 и 4). Дополнительные пики давления наблюдаются и на температурных кривых 2, 3 и 4 на рисунке 2 б. Колебания потока существуют ещё и в квершлаге в виде последовательного отражения волн от плотной газокапельной среды заслонов

Р. МПа

/?, л/м1

1 и С

Рисунок 2 - Изменение давления и температуры потока в сопряжении с квершлагом: Рь= 0,28 МПа; 1 - без заслонов, 2-е заслоном 13,4 л/м3; 3-е заслоном 24,4 л/м3; 4-е заслоном 48,8 л/м

Установка заслонов приводит к возникновению разрежения в области сопряжения. Величина этого разрежения возрастает с увеличением объёмной плотности воды в заслонах (кривые 2, 3 и 4 на рисунке 2.а).

Высокая теплоёмкость воды приводит и к сильному падению температуры потока в зоне заслона. Это приводит к гашению фронта пламени и значительному понижению давления в переднем фронте взрывной волны на выходе из заслона. Газокапельная зона смещается от своего первоначального положения и растягивается по длине выработки за счёт разности в скорости различных её частей (рисунок 3). Наблюдается и чётко выраженное обратное её смещение под воздействием колебательного движения потока. Увеличение максимума распределения плотности газокапельной смеси в первые моменты времени объясняется частичным сносом потоком диспергированной воды, образовавшейся после разрушения первых заслонов, в зону последующих. Сам максимум в распределении плотности смеси с течением'времени уменьшается за счёт расширения газокапельной зоны и гравитационного оседания капель на почву выработки.

Рисунок 4 иллюстрирует детальную картину изменения газодинамических параметров потока в окрестности расположения водяного заслона. Здесь следует отметить два момента. Первый - при набегании переднего фронта волны на за-

2

А 3

1 4

\/ 1« 13

Ж .1*

1 Ш—15

Т>1 1 1 1 1 п

20 \ 40 60 Положение

Рисунок 3 - Распределение плотности газокапельной смеси при разрушении водяного заслона' Ръ= 0,28 МПа; интервал времени / = 0,1 с

слон происходит его срабатывание с образованием газокапельной среды, плотность которой на порядок превосходит плотность невозмущённого воздуха. В результате происходит резкое торможение увлекаемого фронтом волны потока, сопровождающееся уменьшением его скорости и увеличением давления Газокапельная смесь проявляет себя как своеобразный гидродинамический «поршень», который при перемещении создаёт за собой чётко выраженную область разрежения (см. рисунки 4 .а и 4.с, кривые I и 2)

Положение Положение

заслоне заслона

Рисунок 4 - Изменение давления (а), температуры (б) и скорости (с) потока в месте расположения водяного заслона в моменты времени' 1 - 0,073 с, 2 - 0,1 с, 3 - 0,127 с; 4 - 0,15 с, 5 - 0,175 с; б - 0,2 с; 7 - 0,224 с, в - 0,249 с. 9 - 0,274 с, 10 - 0,3 с; 11 - 0,327 с, 12 - 0,354 с; /эь= 0,28 МПа

Второй- образование «ступеньки» на профиле давления и скорости потока в процессе его взаимодействия с заслоном Её образование связано с «размытостью» (невертикальностью) переднего фронта набегающей на заслон волны и существованием порогового значения срабатывания заслона по давлению. Передний фронт волны со скоростью звука набегает на водяной заслон. Нижняя часть переднего фронта волны, давление в которой меньше давления срабатывания заслона, проходит мимо него по выработке, не взаимодействуя с ним. Эта часть волны сжимает на своём пути газ до давления, которое меньше давления срабатывания заслона, и вовлекает ранее неподвижный газ в движение со скоростью, не превышающей 35 м/с. Верхняя часть переднего фронта волны, давление в которой выше порогового, начинает взаимодействовать с заслоном, разрушая его. На месте этого заслона образуется газокапельная смесь. Поскольку давление в этой части волны выше, то выше скорость вовлекаемой в движение газокапельной смеси. Формируется два волновых фронта - первый, распространяющийся по невозмущённому газу, и второй - догоняющий, распространяющийся по газу, предварительно поджатому первой волной. Поскольку скорость звука в сжатом газе всегда выше, чем в невозмущённом, то вторая волна со временем всегда догонит первую. Протяжённость «ступеньки» и время

слияния двух фронтов зависят от интенсивности взрывной волны, которая определяет крутизну её переднего фронта.

Величина порогового давления, при котором срабатывает заслон, зависит от его конструктивного исполнения и изменяется в интервале от 0,(ЮЗМПа, для полиэтиленовых карманов, до 0,055 МПа для ёмкостей, выполненных из ударопрочного полистирола. В п. 2 2 показано, что при снижении порогового давления срабатывания заслонов, давление за заслоном падает по линейной зависимости:

Рша = 0,6339 Рср + 0,1006, (1)

где P,aci - давление за заслоном, МПа; Рср -давление срабатывания заслона, МПа.

В п. 3.3 рассмотрены различные варианты взаимодействия УВВ с основными и рассредоточенными заслонами при проведении одиночной выработки длиной 250 м, сечением 15 м2, оборудованной заслонами согласно «Методическим указаниям по применению рассредоточенных заслонов для предотвращения развития взрывов в подготовительных выработках» (рисунок 5).

Наибольшее влияние на изменение давления во фронте волны оказывает давление Рср, при котором срабатывают заслоны. При расходе воды 16 л/м3 и Рср=ЧЩ МПа избыточное давление в переднем фронте волны («ступеньке») при её выходе из основного заслона составляет не более 0,007 МПа. Однако быстрое отражение «ступеньки» от сопряжения и встреча этого отражения со вторым фронтом волны приводит к сильному повышению давления на выходе их тупика до 0,032 МПа. При меньшей величине Рср=0,003 МПа избыточное давление на выходе значительно ниже - около 0,012 МПа (рисунок 6). Р. МПа „Л МПа

25 м ЗмЗм^м 40м 40ч ЬОи 10м

I)<HJ, И ■-« »4 kj

тпт

Рисунок 5 - Расположение заслонов в тупиковой выработке

L, м 008

Рисунок 6 - Изменение давления вдоль тупиковой выработки длиной 250 м: а - /%=0,02 МПа; б - Рср=0,003 МПа Рь = 0,28 МПа. Удельный расход воды 16 л/м3. Интервал времени I = 0,05 с

Близкое расположение основного заслона от сопряжения (40 м) и возникающий эффект волнового отражения от сопряжения сводят к минимуму демпфирующее действие заслона. Видно, что первые четыре полки рассредоточенного заслона существенно снижают давление волны взрыва. При большем удельном расходе воды (32 л/м3) и Рср=0.003 МПа это выражено более чётко. При дальнейшем распространении волны наблюдается локальное повышение давления в области установки одиночных полок заслона (кривые 5, 7 на рисунке 6.6), которое более чётко выражено при /\/;=0,003 МПа. На участке установки основного заслона давление в волне падает значительно быстрее при увеличении, как удельного расхода воды, так и при уменьшении порогового давления разрушения заслона. При удельном расходе воды 16 л/м3 и Рср=0Ш МПа давление в зоне установки основного заслона практически не изменяется (см. рисунок 6 .а).

На величину давления во фронте волны, подошедшей к устью тупиковой выработки, сильное влияние оказывают конструктивное исполнение заслонов и рассредоточение их в выработке. На рисунке 7 показаны ситуации, когда расстановка полок рассредоточенного заслона и число полок в основных заслонах изменено по сравнению с требованиями «Методических указаний...». Это дало ощутимый эффект - резкое падение давления (практически до безопасного) уже на первом заслоне (рисунок 7.а). Второй заслон не сыграл ощутимой роли. В его окрестности давление незначительно повысилось из-за торможения потока, а за заслоном стало даже ниже безопасного. Отражённая волна подняла давление в устье выработки до 0,106 МПа, которое является безопасным. Второй заслон в приведённой ситуации оказался излишним. Если он расположен в непосредственной близости от основной выработки, то ситуация в устье только ухудшается (рисунок 1.6).

Рисунок 7 - Изменение давления вдоль тупиковой выработки длиной 250 м: а - два основных заслона длиной по 20 м; 6 - два основных заслона длиной по 15 м. Рь = 0,28 МПа Рф=0,003 МПа. Удельный расход воды 32 л/м . Интервал времени г = 0,05 с

Увеличение числа полок рассредоточенного заслона и отказ от установки основного заслона даёт следующие результаты: девять дополнительных полок ёмкостью 240 л, установленные через 10 м, снижают давление в устье тупико-

вой выработки до 0 114 МПа; увеличение числа дополнительных полок до 18 приводит к отрицательному результату - давление в устье повышается на 0,002 МПа.

Объясняется это сильным повышением плотности потока в зоне диспергированных заслонов и возникающим эффектом гидродинамического «поршня» Если рассредоточенный заслон располагается по всей длине выработки, то формирующаяся волна разрежения при перемещении такого длинного «поршня» не успевает догнать головную волну сжатия и снизить её давление. Чтобы это произошло, необходимо, чтобы расстояние от последней полки рассредоточенного заслона до устья выработки составляло не менее 100 м;

- при угле сопряжения тупиковой выработки с квершлагом 60° давление в её устье снижается на 0.004 МПа;

- при любой расстановке рассредоточенных заслонов давление за пределами тупиковой выработки ниже 0.106 МПа.

В п 3.4 рассмотрены различные варианты * " '" расстановки рассредоточенных заслонов при

проведении выработок спаренными забоями (рисунок 8). Здесь первоочередной задачей является защита параллельного забоя при взрыве в одном из них.

При отсутствии заслонов давление в ударной волне, затекающей в параллельную выработку, превышает безопасный уровень на 0,009 МПа, т.к. основная часть энергии взрыва уходит по штреку, в забое которого он произошёл (рисунок 9.а).

I

Рисунок 8 - Расположение рассредоточенных водяных заслонов в спаренных выработках

о),

Р. МПа 0 112.

Рисунок 9 - Изменение давления потока вдоль тупиковой выработки длиной 30 м• а - без заслонов в сбойке; б - 4 заслона в сбойке. Заслоны срабатывают при избыточном давлении 0,003 МПа. Рь = 0,28 МПа. 1 - 0,05 с; 2 - 0,1 с; 3 - 0,1,5 с; 4 - 0,2 с, 5 - 0,25 с; б - 0,3 с; 7-0,35 с; 8- 0,4 с

Наибольшую опасность для параллельной выработки представляет взрыв в тупике небольшой длины (30 м), т.к. в нём можно установить только по одному рассредоточенному заслону. Поэтому для защиты параллельного забоя рассмотрена возможность установки рассредоточенных заслонов в сбойке между выработками. При длине сбойки 20 м в ней можно установить не менее четырех рассредоточенных заслонов при расстоянии между ними 5 м. Расчёт такого варианта показал, что величина избыточного давления во фронте ударной волны, затекающей в параллельную выработку, будет всего на 0.002 МПа, превышать

С

2

V

чо я

Перемычка

Рассредоточенный

idClOH

безопасный уровень (рисунок 9.6). Это означает, что в сбойку, расположенную под прямым углом, уходит меньшая часть энергии взрывной волны.

60 м В п. 3.5 рассмотрены варианты расста-

"' " новки заслонов при трёхштрековой схеме

подготовки выемочных столбов (рисунок 10) При взрыве в одном из тупиков, необходима защита от поражающих факторов ударной воздушной волны в двух параллельных выработках. Так как условия распространения ударной волны для каждого из трех штреков различны, то было исследовано три варианта возникновения взрывов - в I, во II и в III штреках и взаимодействие ударной волны с рассредоточенными заслонами, установленными в соседних параллельных выработках.

При взрыве в любом из трех забоев максимальная величина избыточного давления на устье тупиковой части одинакова и составляет для тупика длиной 30 м около 0,18 МПа через 0,05 с, и 0,165 МПа через 0,1 с для тупика длиной 60 м. Параметры величин давления во фронте ударной волны в параллельных выработках без заслонов приведены в таблице I.

Таблица 1 - Характеристика параметров ударной воздушной волны в параллельных выработках при длине тупиков 30 м без установки заслонов

Рисунок 10 - Трехштрековая схема подготовки выемочных столбов I, И, III - подготовительные забои

Место взрыва Максимальное давление во фронте УВВ, МПа Максимальное расстояние распространения УВВ по штреку, м

I II III

I # 0,107 0,1007 630

II 0,109 # 0,115 240

III 0,1005 0,107 280

При взрыве в любой из трех выработок максимальное давление в одной или двух соседних выработок превышает безопасное (0,106 МПа). При установке в каждой выработке по одному рассредоточенному заслону общей емкостью 920 л максимальное давление во фронте ударной волны, затекающей в соседние выработки, не превышает безопасного уровня.

Была исследована возможность сокращения количества заслонов и их общей емкости при установке по одному заслону в сбойках, соединяющих параллельные выработки. При установке по одному рассредоточенному заслону в сбойках общей ёмкостью 480 л максимальное давление во фронте ударной волны затекающей в параллельные забои только в трех случаях незначительно (на 0,001 МПа) превышает безопасное.

В разделе 4 (п. 4.1) приводится программный комплекс «Ударная волна», дополненный возможностью рассчитывать взаимодействие ударной воздушной волны с основными и рассредоточенными заслонами, что значительно расширяет область его использования.

В п.4.2 даны рекомендации по управлению взаимодействием ударной волны от взрыва метана и угольной пыли в тупике с рассредоточенными заслонами.

Для одиночных тупиковых выработок при длине выработки 25-40 м защита основной выработки от воздействия УВВ осуществляется концентрированными заслонами, расположенными в основной выработке. Эффективность этих заслонов зависит от величины порогового давления, при котором заслон срабатывает.

По мере проведения выработки в ней устанавливаются рассредоточенные заслоны Порядок установки рассредоточенных заслонов в выработке для гашения фронта пламени при взрыве определяется «Методическими указаниями ...».

Для гашения воздушной ударной волны в тупиковой выработке необходимо увеличение общей массы заслонов и изменения сочетания установки заслонов.

По мере увеличения длины выработки установка дополнительных рассредоточенных заслонов увеличивает общий объём воды, что приводит к более эффективному гашению ударной воздушной волны.

Расположение большей массы воды ближе к тупиковой части выработки повышает эффективность заслонов как средства защиты части выработки за заслоном.

При двухштрековой подготовке эффективной защитой тупиковых забоев в параллельных выработках является установка рассредоточенных заслонов в сбойках, соединяющих эти выработки. Особенно эффективна такая защита при длине тупиковой части проводимых выработок до 30 м. В зависимости от длины сбойки количество заслонов может изменяться от одного до четырех при расстоянии между заслонами 5 м. По мере увеличения длины выработки установка заслонов в сбойках повышает эффективность защшы параллельных выработок от поражающих факторов ударной воздушной волны.

При трёхштрековой подготовке наиболее эффективной защитой от взрывов пылеметановоздушной смеси в любом из трёх забоев, является установка рассредоточенных заслонов в сбойках между штреками.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных исследований решена актуальная научно-техническая задача, заключающаяся в разработке методов управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами, снижающих интенсивность ударной волны до безопасного уровня. Внедрение результатов исследований повышает эффективность применения заслонов в тупиковых выработках и безопасность ведения горных работ в угольных шахтах.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

1 Ударная волна после выхода из подготовительной выработки вырождается в волну сжатия и распространяется далее со скоростью звука. При Т-образном сопряжении подготовительной выработки с квершлагом формируются три волны сжатия, одна из которых уходит обратно в тупик, а две другие расходятся по квершлагу со скоростью звука в обе стороны от сопряжения.

2 Основными факторами, определяющими параметры взаимодействия ударной воздушной волны с водяным заслоном, являются волновые эффекты, возникающие в разветвлённой сети горных выработок при формировании, распространении, отражении и взаимодействии воздушных ударных волн, волн сжатия и волн разрежения, а также расположение водяных заслонов в сети горных выработок и их параметры.

3 Установка двух основных заслонов, симметрично расположенных относительно сопряжения с подготовительной выработкой, приводит:

- к изменению газодинамической картины в подготовительной выработке - в ней формируется чётко выраженная область с давлением ниже атмосферного;

- к усилению колебаний потока в подготовительной выработке в виде большего числа отражений волн от сопряжения и поверхности забоя;

- к возникновению колебаний потока в квершлаге в виде последовательного отражения волн от плотной газокапельной среды заслонов.

4 При набегании переднего фронта волны на заслон происходит образование газокапельной среды, плотность которой на порядок превосходит плотность невозмущённого воздуха В результате происходит резкое торможение увлекаемого фронтом волны потока, сопровождающееся уменьшением его скорости и увеличением давления в набегающем на заслон потоке.

5 Газокапельная зона, образующаяся при разрушении заслонов, смещается от своего первоначального положения и растягивается по длине выработки за счёт разности в скорости различных её частей. При этом возможно обратное смещение газокапельной зоны под воздействием колебательного движения потока Газокапельная зона при перемещении вдоль выработки способна создавать за собой сильно выраженную область разрежения, величина которого возрастает с увеличением объёмной плотности воды в заслонах.

6 Водяной заслон оказывает сильное демпфирующее воздействие на разрушающую его волну взрыва В месте установки заслона наблюдается сильное изменение основных газодинамических параметров потока: давления, скорости и температуры.

7 Невертикальность переднего фронта волны сжатия и конечная величина давления разрушения водяного заслона являются причиной формирования двух волновых фронтов - первого, распространяющегося по невозмущённому газу и имеющего давление ниже давления разрушения заслона, и второго - догоняющего, распространяющегося по газу, предварительно поджатому первой волной.

8 При взаимодействии ударной волны с водяным заслоном основными факторами, влияющими на понижение давления за заслоном, являются суммарная масса сконцентрированной в нём воды, вне зависимости от линейной плотности распределения воды в заслоне, и пороговое давление срабатывания заслона, которое зависит от его конструктивного исполнения. При снижении порогового давления срабатывания заслонов, давление за заслоном падает по линейной зависимости. Поэтому наибольшей эффективностью обладают заслоны, выполненные из полиэтиленовых «карманов».

9 На снижение величины избыточного давления в волне на выходе из тупиковой выработки существенное влияние оказывают увеличение удельного расхода воды в рассредоточенном заслоне; увеличение числа полок в заслоне; снижение величины порогового давления срабатывания заслона; расстановка элементов заслона в выработке.

10 Рассредоточенные заслоны как самостоятельно, так и в комбинации с основным заслоном надёжно предотвращают выход из тупиковой выработки в квершлаг волны с давлением, превышающим величину безопасного - 0,106 МПа

11 Проведена доработка газодинамического метода расчёта взаимодействия воздушных ударных волн с водяными и сланцевыми заслонами, что позволяет анализировать динамическую ситуацию в различных точках горной выработки,

где установлен заслон, и определять зоны, которые безопасны для пребывания людей, как в самой подготовительной выработке, так и её окрестностях.

12 Модифицирован программный комплекс «Ударная волна» (версия 1.0), который позволяет оперативно, по мере подвигания забоев тупиковых выработок, оценивать эффективность расстановки и заполнения рассредоточенных водяных заслонов для гашения ударной воздушной волны.

13 Разработаны следующие рекомендации по управлению взаимодействием ударной волны с рассредоточенными заслонами при различных способах подготовки выемочных столбов' увеличение массы заслонов; расположение основной массы заслонов ближе к тупиковой части выработки; расположение заслонов в сбойке при защите забоев в параллельных выработках.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1 Палеев Д. Ю„ Криволапое р.Г. Математическая модель взаимодействия ударных волн с рассредоточенными заслонами // Материалы Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов». - Новокузнецк, 2004, с. 95-98.

2 Палеев Д. Ю., Криволапов В.Г. Взаимодействие ударной волны с основными заслонами, установленными за сопряжением с тупиковой выработкой // Материалы Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» - Новокузнецк, 2004, с. 99-102.

3 Палеев Д. Ю , Криволапов В Г Взаимодействие ударной волны с рассредоточенным водяным заслоном // Материалы Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов». - Новокузнецк, 2004, с. 121-123.

4 Васенин И.М., Крайнов А.Ю., Криволапов В.Г., Палеев Д. Ю., Шрагер Э.Р. Взаимодействие ударных волн с распределёнными водяными заслонами в подготовительной выработке шахты // IV Всероссийская конференция «Фундаментальные и прикладные проблемы механики». Томск, 2004 с. 86-87.

5 Палеев Д. Ю., Крайнов А.Ю., Криволапов В.Г., Васенин И.М., Шрагер Э.Р. Расчет взаимодействия ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами в подготовительной выработке // Совместный выпуск по материалам Межд. конф. «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании» (7-9 октября). Вычислительные технологии. Том 9. Вестник КазНУ им. Аль-Фараби. № 3(42). Часть 1. Алматы - Новосибирск, 2004. с. 369374.

6 Пылевзрывозащита подготовительных выработок. Криволапов В.Г., Палеев Д.Ю., Ищук И.Г. Уч. пособие // СибГИУ, Новокузнецк, 2004, 123 с.

7 Криволапов В.Г., Ключников В.Г. Опыт применения водной завесы для защиты от проникновения взрыва в горные выработки при изолированном отводе метана при помощи газоотсасывающего вентилятора // Материалы Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов». Новокузнецк, 2005, с. 51-54.

8 Криволапов В.Г. Методы управления взаимодействием ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в подземных выработках // Материалы Международной научно-практической конференции «Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» Новокузнецк, 2006, с. 49-57.

КРИВОЛАПОВ Виктор Григорьевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ УДАРНОЙ ВОЗДУШНОЙ ВОЛНЫ С РАССРЕДОТОЧЕННЫМИ ВОДЯНЫМИ ЗАСЛОНАМИ В ВЫРАБОТКАХ ШАХТ

Автореферат

Изд лиц № 01439 от 05 04 2000 г Подписано в печать 21 04 2006 г Формат бумаги 60х 84 1/16 Бумага писчая Печать офсетная Уел печ л 1,1 Уч изд л 1,24 Тираж 100 экз Заказ

ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» 654007, г Новокузнецк, ул Кирова 42 Издательский центр ГОУ ВПО «СибГИУ»

"ÎCMÂÔ"

»10140

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Криволапов, Виктор Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Ф 1.1. Анализ производственного опыта профилактики взрывов метана и угольной пыли и нейтрализации поражающих факторов ударной волны техническими средствами.

1.2. Анализ результатов НИР по созданию методов и средств управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонам.

1.3. Актуальность разработки методов и средств управления взаимо

I действием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДАРНОЙ

ВОЛНЫ С РАССРЕДОТОЧЕННЫМИ ВОДЯНЫМИ ЗАСЛОНАМИ.

2.1. Физическая модель взаимодействия ударной волны с дисперсными средами.

2.2. Математическая модель распространения ударных волн по сети горных выработок.

2.3. Алгоритм численной реализации математической модели.

2.4. Линеаризация численного метода решения в областях гладкого течения

Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ С

РАССРЕДОТОЧЕННЫМИ ВОДЯНЫМИ ЗАСЛОНАМИ ДЛЯ РАЗф ЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ПРОВЕДЕНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК.

3.1. Взаимодействие ударной волны с водяным заслоном в смежной выработке.

3.2. Влияния конструктивных параметров заслона на ослабление интенсивности ударной волны.

3.3. Взаимодействие ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в одиночных тупиковых выработках.

3.4. Взаимодействие ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в спаренных тупиковых выработках.

3.5. Взаимодействие ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в многоштрековых тупиковых выработках.

Выводы.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СХЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ПРО

• СТРАНСТВЕ РАССРЕДОТОЧЕННЫХ ВОДЯНЫХ ЗАСЛОНОВ.

4.1. Программный комплекс расчета параметров ударных волн и взрывобезопасных расстояний.

4.2. Рекомендации по управлению взаимодействием ударной волны от взрыва метана и угольной пыли в тупике с рассредоточенными заслонами.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка методов управления взаимодействием ударной воздушной волны с рассредоточенными водяными заслонами в подземных выработках"

Актуальность работы. В последние годы, как за рубежом, так и в РФ осваиваются технологические системы высокоинтенсивной подземной разработки угольных месторождений на основе применения новейшего оборудования. ИУ СО РАН совместно с АО "Конверскузбассуголь" и Кузбасги-прошахтом выполнили исследования и проекты создания угледобывающего комплекса с производительностью труда в 5-10 раз выше современной на базе модульных шахт-забоев, связанных коммуникативными коридорами с центральной технологической площадкой. Такая технология предусматривает использование высокопроизводительных - до 2 т/мин очистных механизированных комплексов с высокой концентрацией работ - до 10-20 тыс. т/сут. на лаву. Всё это предполагает увеличение длины выемочных столбов до нескольких тысяч метров, подготовка которых требует проведения подготовительных выработок с большой скоростью с использованием новейшего оборудования. Высокие скорости проведения подготовительных выработок означают значительное увеличение выделения метана из подготовительных забоев и интенсивное пылевыделение, что повышает возможность образования взрывчатых концентраций пылеметановоздушных смесей и угрозы их воспламенения. Однако в настоящее время не исследовано распространение ударной волны в сети подготовительных выработок при спаренных и многоштрековых вариантах подготовки выемочных столбов. Не выявлена и область применения рассредоточенных заслонов для их взрывозащиты.

Применяемым в настоящее время в угольных шахтах заслонам отводится только одна роль - гасить фронт пламени взрыва и предотвращать дальнейшее воспламенение угольной пыли по сети выработок. Такие заслоны не оказывают прямого воздействия на основной поражающий фактор взрыва -величину избыточного давления на фронте ударной волны приводящей к механическому травмированию персонала. Однако последние исследования дали положительные результаты относительно использования заслонов для снижения интенсивности взрывной волны до безопасного уровня.

В то же время существующие методы математического моделирования взаимодействия ударной воздушной волны (УВВ) с заслонами, как альтернатива прямым экспериментам, требуют уточнения. Поэтому разработка новых методов и подходов для исследования способности рассредоточенных заслонов снижать интенсивность ударной волны до безопасного уровня на сегодняшний день является весьма актуальной.

Диссертационная работа обобщает результаты двух научно-исследовательских работ, выполненных по контрактам с Федеральным агентством по энергетике в 2003-2006 гг. при непосредственном участии автора (контракты №№2003-02-696,158-ОПН-05п).

Цель работы - разработка методов управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами для снижения интенсивности ударной волны до безопасного уровня.

Идея работы заключается в использовании газодинамической модели распространения ударных волн по сети горных выработок и модели движения газопылевой среды, дополненной уравнениями переноса массы капель воды, и учётом последовательного срабатывания ёмкостей водяного заслона с конечным давлением их разрушения.

Задачи исследований:

- Разработать математическую модель взаимодействия ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами.

- Исследовать взаимодействие ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами в тупиковой выработке.

- Исследовать взаимодействие ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами для различных технологических схем проведения подготовительных выработок.

- Разработать методы управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели исследований использовался комплекс методов, включающий анализ и обобщение данных научно-технической литературы по рассматриваемым вопросам; методы механики сплошных сред и математической физики для построения и обоснования математической модели взаимодействия ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами и их численное решение с применением ЭВМ; проведение тестовых расчётов; сравнение полученных результатов математического моделирования с экспериментальными данными.

Научные положения, выносимые на защиту:

- ударная волна после выхода из подготовительной выработки вырождается в волну сжатия и распространяется далее со скоростью звука;

- основными факторами, определяющими параметры взаимодействия ударной воздушной волны с водяным заслоном, являются волновые эффекты, возникающие в разветвлённой сети горных выработок при формировании, распространении, отражении и взаимодействии воздушных ударных волн, волн сжатия и волн разрежения, а также расположение заслонов в сети горных выработок и конструктивные параметры заслонов;

- невертикальность переднего фронта волны сжатия и конечная величина давления разрушения водяного заслона являются причиной формирования двух волновых фронтов - первого, распространяющегося по невозмущённому газу и имеющего давление ниже давления разрушения заслона, и второго - догоняющего, распространяющегося по газу, предварительно поджатому первой волной;

- при взаимодействии ударной волны с водяным заслоном основными факторами, влияющими на понижение давления за заслоном, является масса воды в заслоне и пороговое давление срабатывание заслона.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается:

- корректным использованием исходных дифференциальных уравнений и апробированных методов математического моделирования распространения ударных воздушных волн в горных выработках;

- удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования разрушения ударной волной водоналивной перемычки с экспериментальными данными, полученными на руднике Шерегеш.

- положительными результатами опытно-промышленной проверки программного комплекса «Ударная волна» в отрядах ВГСЧ и в экспертных комиссиях по расследованию аварий на угольных шахтах Кузбасса.

Научная новизна работы заключается в установлении:

- закономерности прохождения сопряжения передним фронтом волны и вырождения его в волну сжатия, которая распространяется по сквозной выработке со скоростью звука при взрывах в подготовительных выработках;

- существенного влияния на процесс затухания взрывной волны и возникающие при этом волновые процессы следующих факторов: схемы расположения водяных заслонов в сети горных выработок, расстояние между полками, их удаление от сопряжений, которые являются источниками отражённых волн, и пороговое давление срабатывания заслона;

- причины формирования двух волновых фронтов за водяным заслоном - невертикальность переднего фронта волны сжатия и конечная величина разрушения заслона, которая определяется конструктивным исполнением ёмкостей водяного заслона;

- влияния на снижение давления в ударной волне при прохождении заслона факторов: суммарная масса сконцентрированной в нём воды, вне зависимости от линейной плотности распределения воды в заслоне, порогового давления срабатывания заслона.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:

- разрабатывать на этапе проектирования схемы размещения в выработках рассредоточенных водяных заслонов для эффективного гашения взрывных волн;

- применять программный комплекс «Ударная волна» для анализа оперативной ситуации, разработки мероприятий по изменению параметров заслонов, проектирования защиты тупиковых выработок от поражающих факторов.

- рассчитывать газодинамические параметры ударных воздушных волн, распространяющихся по горным выработкам, и их взаимодействие с рассредоточенными водяными заслонами;

- определять положение заслонов в выработках и их массу для повышения их эффективности при гашении воздушной ударной волны, образующейся при взрыве пылеметановоздушной среды в тупиковой выработке;

- управлять эффективностью и безопасностью ведения проходческих работ посредством реализации разработанных методов снижения воздействия поражающих факторов: давления и скорости набегающего потока, температуры и концентрации продуктов взрыва при различных технологических схемах проведения горных выработок.

Личным вкладом автора является:

- развитие математической модели взаимодействия воздушной ударной волны с водяными заслонами, дополненной уравнениями переноса массы водяных капель с учётом последовательного срабатывания рассредоточенных заслонов;

- проведение многопараметрических расчётов, обработка и анализ полученных результатов;

- установление закономерностей взаимодействия ударной волны с водяным заслоном с учётом конструктивного исполнения заслонов;

- разработка и реализация рекомендаций по выбору параметров рассредоточенных водяных заслонов и оптимального места их расположения.

Реализация работы. Результаты исследований вошли в программный комплекс «Ударная волна», который используется в ВГСЧ и экспертными комиссиями в ходе расследования аварий, а также в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета.

Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её части докладывались и обсуждались на семинарах кафедры разработки пластовых месторождений СибГИУ (2003), кафедры прикладной аэромеханики ТГУ, на заседаниях Учёного совета Института Угля и углехимии СО РАН, на технических советах Центрального штаба ВГСЧ угольной промышленности РФ (2001 - 2003), на Международной конференции «Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и образовании» (г. Алматы, 2004), на IV Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы механики» (г. Томск 2004), на Международной научно-практической конференции «Наукоёмкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов» (г. Новокузнецк, 2004), на IX Международной конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (г. Новокузнецк, 2004), на VIII Всероссийской конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (г. Кемерово, 2005).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 7 печатных работах и в 1 учебном пособии.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, включая 48 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 94 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Криволапов, Виктор Григорьевич

Выводы

1. Предлагаемый программный комплекс позволяет решать задачи по определению оптимальных параметров заслонов для различных сечений горных выработок, учитывая конструктивные особенности применяемых заслонов, а также по расстановке заслонов в горных выработках для эффективной защиты от поражающих факторов УВВ.

2. Рекомендации по управлению взаимодействием ударной волны от взрыва метана и угольной пыли в тупике с рассредоточенными заслонами позволят при расчёте вариантов расположения заслонов с минимальной затратой времени задавать необходимые параметры расчетов.

3. Предлагаемый программный комплекс позволяет проводить экспертную оценку эффективности применяемых заслонов при проведении подготовительных выработок для снижения поражающих факторов ударной воздушной волны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основании выполненных теоретических исследований решена актуальная научно-техническая задача, заключающаяся в разработке методов и средств управления взаимодействием ударной волны с рассредоточенными водяными заслонами, снижающих интенсивность ударной волны до безопасного уровня. Внедрение результатов исследований повышает эффективность применения заслонов в тупиковых выработках и безопасность ведения горных работ.

Основные научные результаты, выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

1. Ударная волна после выхода из подготовительной выработки вырождается в волну сжатия и распространяется далее со скоростью звука. При Т-образном сопряжении подготовительной выработки с квершлагом формируются три волны сжатия, одна из которых уходит обратно в тупик, а две другие расходятся по квершлагу со скоростью звука в обе стороны от сопряжения.

2. Основными факторами, определяющими параметры взаимодействия ударной воздушной волны с водяным заслоном, являются волновые эффекты, возникающие в разветвлённой сети горных выработок при формировании, распространении, отражении и взаимодействии воздушных ударных волн, волн сжатия и волн разрежения, а также расположение водяных заслонов в сети горных выработок и их параметры.

3. Установка двух основных заслонов, симметрично расположенных относительно сопряжения с подготовительной выработкой, приводит:

- к изменению газодинамической картины в подготовительной выработке - в ней формируется чётко выраженная область с давлением ниже атмосферного;

- к усилению колебаний потока в подготовительной выработке в виде большего числа отражений волн от сопряжения и поверхности забоя;

- к возникновению колебаний потока в квершлаге в виде последовательного отражения волн от плотной газокапельной среды заслонов.

4. При набегании переднего фронта волны на заслон происходит образование газокапельной среды, плотность которой на порядок превосходит плотность невозмущённого воздуха. В результате происходит резкое торможение увлекаемого фронтом волны потока, сопровождающееся уменьшением его скорости и увеличением давления в набегающем на заслон потоке.

5. Газокапельная зона, образующаяся при разрушении заслонов, смещается от своего первоначального положения и растягивается по длине выработки за счёт разности в скорости различных её частей. При этом возможно обратное смещение газокапельной зоны под воздействием колебательного движения потока. Газокапельная зона при перемещении вдоль выработки способна создавать за собой сильно выраженную область разрежения, величина которого возрастает с увеличением объёмной плотности воды в заслонах.

6. Водяной заслон оказывает сильное демпфирующее воздействие на разрушающую его волну взрыва. В месте установки заслона наблюдается сильное изменение основных газодинамических параметров потока: давления, скорости и температуры.

7. Невертикальность переднего фронта волны сжатия и конечная величина давления разрушения водяного заслона являются причиной формирования двух волновых фронтов - первого, распространяющегося по невозмущённому газу и имеющего давление ниже давления разрушения заслона, и второго - догоняющего, распространяющегося по газу, предварительно поджатому первой волной.

8. При взаимодействии ударной волны с водяным заслоном основными факторами, влияющими на понижение давления за заслоном, являются суммарная масса сконцентрированной в нём воды, вне зависимости от линейной плотности распределения воды в заслоне, и пороговое давление срабатывания заслона, которое зависит от его конструктивного исполнения. При снижении порогового давления срабатывания заслонов, давление за заслоном падает по линейной зависимости. Поэтому наибольшей эффективностью обладают заслоны, выполненные из полиэтиленовых «карманов».

9. На снижение величины избыточного давления в волне на выходе из тупиковой выработки существенное влияние оказывают: увеличение удельного расхода воды в рассредоточенном заслоне; увеличение числа полок в заслоне; снижение величины порогового давления срабатывания заслона; расстановка элементов заслона в выработке.

10. Рассредоточенные заслоны как самостоятельно, так и в комбинации с основным заслоном надёжно предотвращают выход из тупиковой выработки в квершлаг волны с давлением, превышающим величину безопасного - 0,106 МПа.

11. Проведена доработка газодинамического метода расчёта взаимодействия воздушных ударных волн с водяными и сланцевыми заслонами, что позволяет анализировать динамическую ситуацию в различных точках горной выработки, где установлен заслон, и определять зоны, которые безопасны для пребывания людей, как в самой подготовительной выработке, так и её окрестностях.

12. Модифицирован программный комплекс «Ударная волна» (версия 1.0), который позволяет оперативно по мере подвигания забоев тупиковых выработок, оценивать эффективность расстановки и заполнения рассредоточенных водяных заслонов для гашения ударной воздушной волны.

13. Разработаны следующие рекомендации по управлению взаимодействием ударной волны с рассредоточенными заслонами при различных способах подготовки выемочных столбов: увеличение массы заслонов; расположение основной массы заслонов ближе к тупиковой части выработки; расположение заслонов в сбойке при защите забоев в параллельных выработках.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Криволапов, Виктор Григорьевич, Новокузнецк

1. Романченко С.Б., Поздняков Г.А., Лебецки К., Мруз И. Стендовые и шахтные испытания системы автоматизированного контроля пылевзрыво-безопасности горных выработок / Научн. сообщ./ННЦ ГП-ИГД им. A.A. Скочинского. - М. - 2004. - Вып. 327. - С. 21-32.

2. Соболев Г.Г. Горноспасательное дело. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1979.-432 с.

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

4. Пламегасящее и взрывоподавляющее действие высокодисперсных порошков в метановоздушных смесях / Д.Ф. Даценко, В.Я. Забуга, Л.П. До-линская, Н.Р. Шевцов.- В кн.: Физика аэродисперсных систем. Вып. 22, Киев, Вища школа, 1982, С. 71-76.

5. Мамаев В.И., Ибраев Ж.А., Лигай В.А., Шередекин Д.М., Яценко И.С. Предупреждение взрывов пылеметановоздушных смесей. М.: Недра, 1990.- 159 с.

6. Петрухин П.М., Нецепляев М.И., Качан В.Н., Сергеев B.C. Предупреждение взрывов пыли в угольных и сланцевых шахтах. М.: Недра, 1974.-304 с.

7. Розловский А.И. Основы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами.- М.: Химия, 1980.- 376 с.

8. Осипов С.Н., Файнвейц Л.М., Гасюкевич В.К. Нейтрализация взрывчатых свойств метановоздушных смесей некоторыми фреонами // Безопасность труда в промышленности. 1968. - № 7. - С. 31-33.

9. Баратов А.Н. Обзор исследований по химическому ингибированию пламён // Проблемы горения и тушения / ВНИИПО.- М., 1968. С. 23.

10. Баратов А.Н. Химическое ингибирование пламени // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1967. Т.12 (3).- С. 273.

11. Баратов A.H., Карагулов Ф.А., Макеев В.И. Исследования в области ингибирования пламён H2-02-N2 смесей галоидоуглеводородов // Физика горения и взрыва. 1970. - № 1.

12. Предотвращение взрывов и тушение пожаров газо- и парообразными добавками / Сост. В.Ф. Заказнов, JI.A. Куршева: Обзорная информация.-М., 1982.-44 с.

13. Кучер В.М. О химическом и теплофизическом действии галоидоуглеводородов на концентрационные пределы распространения пламени углеводородов // Проблемы горения и тушения / ВНИИПО.- М., 1968. С. 44.

14. Баратов А.Н., Иванов E.H. Пожаротушение на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности.- М.: Химия, 1979. -368 с.

15. Лучше фреон/ А. Баратов, М. Голгер, Н. Полознов, В. Кулаков// Пожарное дело. 1975. - № 1. - С. 21-22.

16. Баратов А., Тесленко Г., Макеев В. Новый огнетушащий состав// Пожарное дело. 1973. - № 11. - С. 24-25.

17. Кошмаров Ю.А., Мышак Ю.А. Новый комбинированный состав для поверхностного тушения // Противопожарная защита объектов народного хозяйства. М., 1979. - С. 89-95.

18. Кулаков В.Г., Полознов Н.М., Цуприк В.П. Тушение пожаров в герметичном объёме азотно-хладоновым составом// Пожарная техника и тушение пожаров / ВНИИПО. М., 1981. - С. 134-140.

19. Кучер В.М., Цыган P.M. Огнегасительные составы на основе галоидоуглеводородов: инф. Материал / ЦНИИПО. М., 1968. - 22 с.

20. Матвеева Г.И. Огнетушащие составы на основе галоидоуглеводородов: обзор патентов/ ВНИИПО.- М., 1976.- 32 с.

21. Матвеева Г.И. Применение микрокапсулированных продуктов в пожаротушении и огнезащите: экспресс-информация/ ВНИИПО.- М., 1978,

22. Мышак Ю.А., Баратов А.Н. Комбинированные огнетушащие составы // Средства и способы пожаротушения: сборник научных трудов / ВНИИПО. М., 1981. - С. 60-64.

23. Голик A.C., Баринов Г.П., Палеев Д.Ю. Установка генерирования огнегасительной фреоновой аэрозоли// Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело: Науч. техн. реф. сб./ ЦНИЭИуголь.- 1981.- № 1.-С. 13-14.

24. Белопол А.Н. Тушение горящего метана в шахтах галоидирован-ными углеводородами // Уголь. 1957. - № 2. - С. 58-61.

25. Голик A.C., Лагутин В. И. Применение фреона для тушения пожаров в шахте // Колыма. 1978.- № 10. - С. 22-24.

26. Голик A.C., Лагутин В.И., Палеев Д.Ю. Флегматизация взрывов газа при локализации и тушении эндогенных пожаров галоидированными углеводородами // Локализация и тушение подземных пожаров. Кемерово: Кн. изд-во, 1983. № 10. - С. 13-14.

27. Палеев Д.Ю. Дистанционный способ тушения пожаров и предотвращения взрывов в метанообильных тупиковых выработках угольных шахт: Дис. к.т.н. / КузПИ. Кемерово, 1987.

28. Greitz E.G. J. Res. Nat. Bureau Standarts, 1970. 74A. 521.

29. Extinqushing methods of mine roadway fires. Matsuura S., Komai T., Yotsumoto Y., Kunitani I., Isei T., Akiyosi M., Suzuki T., Kinoshita M., Uchida S., Tashiro J. // Cauko to xoan, Mining and Safaty. 1981. - 27. - № 7,- 337-346.

30. Angus Halon system fur British Gas. Fire Prot., 1984. 47. № 558, 5.

31. Capper R. Halon extinguishing agents and their use. Fire Surveyr. 1983. 12. №1. p. 31-35

32. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 05-618-03). М.: Научно- технический центр по безопасности в промышленности Госгортех-надзора России, 2003.

33. Устав военизированной горноспасательной части (ВГСЧ) по организации и ведению горноспасательных работ на предприятиях угольной и сланцевой промышленности. М. 1997. - 201 с.

34. Орлов Н.В., Судиловский М.Н. Пособие по горноспасательному делу. М.: Недра, 1976. - 221 с.

35. Бузуков A.A., Сваровский Б.М., Щекотихин Б.Н. Защита от воздушных ударных волн в подземных выработках с помощью воздушно-водяной завесы. Новосибирск, ИГД СО АН СССР, 1971. - 18 с.

36. Исследование и разработка конструкции быстровозводимых инженерных сооружений для гашения ударных волн малых давлений без нарушения режима проветривания. Отчёт / КО ВНИИГД; Руководитель темы

37. A.M. Чеховских. № ГР 76086441; Инв № Б 907306. - Караганда, 1980. -201 с.

38. Взрывозащитная парашютная перемычка из конвейерной ленты /

39. B.М. Плотников, А.Г. Абинов, В.П. Митрофанов и др. в кн.: Повышение безопасности работ и совершенствование проветривания на горнодобывающих предприятиях Казахстана: Тез. докл., респ. науч.-техн. конф. Алма-Ата, 1982, С. 42-44.

40. Шакин A.A., Доценко В.А. Взаимодействие ударных волн с перфорированными преградами. Информ. вып. трудов ВИА, 1967, № 26, с. 378.

41. Шоль Э.В., Виман В. Подавление взрывов в подземных выработках автоматическими заслонами системы BVS. Глюкауф, 1979, № 10, с. 38-46.

42. Гурин A.A. Управление ударными воздушными волнами при взрывных работах. М.: Недра, 1978. - 81 с.

43. Абинов А.Г. Исследование параметров взрыва метанопылевоз-душных смесей и совершенствование средств гашения ударных волн в горных выработках угольных шахт: Автореф. дис. . канд. техн. наук Караганда 1984. 20 с.

44. О выборе технических средств тушения пожаров в зависимости от степени их развития / Н.Д. Зрелый, Н.Т. Москаленко, А.П. Юрьев, И.Д. Продан // Тактические приёмы ведения горноспасательных работ и техническое оснащение ВГСЧ. Донецк, 1982. - С. 20-28.

45. Ищук И.Г., Поздняков Г.А. Средства комплексного обеспыливания горных предприятий: Справочник.- М.: Недра, 1991. 253 с.

46. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах/ М.И. Нецепляев, А.И. Любимов, П.М. Петрухин и др. М: Недра, 1992. - 298 с.

47. Джигрин A.B., Горлов Ю.В., Чигрин В.Д. Автоматическая система взрывоподавления-локализации взрывов метановоздушной смеси иугольной пыли в подземных горных выработках угольных шахт / Безопасность труда в промышленности. 2004. - № 8. - С. 22-26.

48. Справочник горноспасателя: Учеб. пособие для работников шахт, ВГСЧ, ВГС и ИТР. Кемерово: ФГУИПП «Кузбасс», 2004. - 400 с.

49. Физика взрыва / Под ред. К.П. Станюковича.- 2-е изд., перераб.-М.: Наука, 1975.-704 с.

50. Станюкович К.П. Неустановившиеся движения сплошной среды.-М.: Наука, 1971,- 856 с.

51. Правила безопасности в угольных шахтах. Книга 3. Инструкции по борьбе с пылью и пылевзрывозащите. Липецк: Липецкое изд-во, 1999. -109 с.

52. Шульте К.-П. «Водяные карманы» эффективное нововведение для конструктивной защиты от взрывов в подземных горных выработках // Глюкауф.- 2000. - № (1) - С. 51-55.

53. Шульте К.-П., Лукес М., Селесовски П. Водяные карманы из полиэтилена альтернатива обычным водяным заслонам // Глюкауф. - 2002. -№ 1(2)-С. 11-22.

54. Шульте К.-П. Средства конструктивной защиты горных выработок от взрывов типа «Водяные карманы \VATA» // Глюкауф.- 2004. -№ 2(3) С. 50-55.

55. Борьба со взрывами угольной пыли в шахтах / М.И. Нецепляев, А.И. Любимова, П.М. Петрухин и др. М.: Недра, 1992. - 298 с.

56. Горбатов В.А., Игишев В.Г., Васенин И.М. и др. Аналитическая инженерная методика оценки затухания ударных волн при их прохождении через защитные сооружения. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2003. - 40 с.

57. Палеев Д.Ю., Брабандер О.П. Математическое моделирование активного воздействия на взрывоопасные области и очаги горения в угольных шахтах. Томск: Изд. Том. гос. ун-та, 1999,- 202 с.

58. Лукашов О.Ю. Программный комплекс расчета параметров ударных волн и взрывобезопасных расстояний «Ударная волна» // Доклады VIII Всероссийской научно-технической конференции «Механика летательных аппаратов и современные материалы». Томск, 2002.

59. Щёлкин К.И. Теория горения и детонации.- В кн. Механика в СССР за 50 лет.- М.: Наука, 1970. с. 343-423.

60. Костарев А.П. О предупреждении взрывов метана и пыли и снижении взрывоопасности шахт// Уголь, № 1, 2002. с. 57-62.

61. Осипов С.Н., Жадан В.М. Вентиляция шахт при подземных пожарах.- М.: Недра, 1973.- 152 с.

62. Пучков JI.A. Аэродинамика подземных выработанных пространств.- М.: Изд-во Московского госуд. горного университета, 1993.- 267 с.

63. Пучков JI.A., Каледина Н.О. Динамика метана в выработанных пространствах шахт.- М.: Изд-во МГГУ, 1995.-313 с.

64. Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях.- М.: Наука, 1974.- 136 с.

65. Милетич А.Ф. Утечки воздуха и их расчёт при проветривании шахт.- М.: Недра, 1968.- 148с.

66. Провести исследования по установлению области применения выравнивания давления воздуха для борьбы с подземными пожарами и газами. Отчет (ВостНИИ): Рук. работы: И.Д. Мащенко, A.A. Мясников, З.С. Быкова. № Г.Р. 76071118.- Кемерово, 1979.- 230 с.

67. Мащенко И.Д., Стекольщиков Г.Г., Богатырёв В.Д., Воронкова H.H. Фильтрационные потоки воздуха при отработке крутых пластов// Эффективные способы управления газовыделением в угольных шахтах.- Кемерово: ВостНИИ, 1981.-С. 117-127.

68. Мясников A.A., Рябченко A.C., Садчиков В.А. Управление газовыделением при разработке угольных пластов.- М.: Недра, 1987.- 216 с.

69. Киселёв В.Г. Анализ расчётных методов вентиляции газовых шахт и рекомендации по уточнению некоторых Правил безопасности// Уголь, №2, 2003. С. 60-61.

70. Гурин A.A., Малый П.С., Савенко С.К. Ударные воздушные волны в горных выработках. М.: Недра, 1983.

71. Забурдяев B.C. Способы снижения опасности взрывов метановоз-душных смесей в угольных шахтах. МНПК «Горное дело 2000» М.: Издательство МГГУ, 2001. С.103-117.

72. Прозоров А.Н. Защита подготовительных выработок от взрывов угольной пыли. Безопасность угольных предприятий: Сборник научных трудов. ГВНИИ по безопасности работ в горной промышленности. Кемерово: Издательство ВостНИИ, 2000, с. 94-101.

73. Хелмс В. Примеры выемки угля комплексно-механизированными лавами в США // Глюкауф, № 6, 1988 с. 15-21.

74. Лама Р.Д., Маршалл П. Повышение скорости проходки подготовительных выработок в каменноугольной промышленности Австралии // Глюкауф, № 23/24, 1990 с. 35-40.

75. Горбачев Д.Т., Крашкин И.С., Саламатин А.Г. К вопросу применения многоштрекового способа подготовки выемочных полей на перспективных шахтах // Уголь, № 6, 1997. С. 9-12.

76. Братченко Б.Ф., Крашкин И.С. Тенденции в технологии и механизации подземного способа добычи угля (по материалам 16 Всемирногогор-ного конгресса) // Уголь, № 2, 1995 с. 36-38.

77. Дулов В.Г. Распад произвольного разрыва параметров газа на скачке площади сечения// Вестник ЛГУ. 1958. Серия математики, механики и астрономии.- № 19.- С. 76-100.

78. Численное решение многомерных задач газовой динамики/ С.К. Годунов, А.В. Забродин, М.Я. Иванов и др.- М.: Наука, 1976. -400 с.

79. Воеводин А.Ф., Шугрин С.М. Численные методы расчета одномерных систем. Новосибирск: Наука.: 1981- 208 с.

80. Лукашов О.Ю. Исследование волновых эффектов, возникающих при распространении ударных волн по разветвлённой сети горных выработок: Автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук Томск, 2003. 20 с.