Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников

Шалимов, Андрей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников"

На правах рукописи

Шалимов Андрей Владимирович

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ, ПРОФИЛАКТИКИ И БОРЬБЫ С АВАРИЙНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ ПРОВЕТРИВАНИЯ РУДНИКОВ

Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

2 5 ОКТ 2012

Автореферат

диссертации на соискание ученой степеш! доктора технических наук

Пермь-2012

005053990

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки (ФГБУН) Горный институт Уральского отделения Российской академии наук

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук Казаков Борис Петрович

Алымепко Николаи Иванович

доктор технических наук, профессор, ФГБУН Горный институт УрО РАН, главный научный сотрудник лаборатории геотехнологических процессов и рудничной газодинамики

Гендлер Семён Григорьевич

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», профессор кафедры безопасности производств

Курнлко Александр Сардоковпч

доктор технических наук,

ФГБУН Институт горного дела Севера

СО РАН, зам. директора

ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Защита состоится «16» ноября 2012 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 004.026.01 при ФГБУН Горный институт Уральского отделения РАН по адресу: 614007, г. Пермь, ул.Сибирская, 78-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Горного 1шститута УрО РАН. ^

Автореферат разослан « < » 01С1\ЛбЬЛ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.г.-м.н., доцент

Б.АБачурин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность паботы

Практически все работающие сегодня шахты и рудники построены в годы советского периода и рассчитаны па технические нормативы того времени. В 80-е годы прошлого века, например, выдающимся результатом считалась добыча 1000 тонн угля в сутки или 500 тысяч тонн в год. Сегодня новая техника позволяет добывать до 3-5 млн. тонн угля в год, при этом нагрузки на шахты многократно возросли и превышают допустимые нормативы. Аналогичная ситуация имеет место не только в угольной промышленности, но и, практически, на всех горнодобывающих предприятиях. Многократно увеличившиеся в размерах выработанные подземные пространства являются источником повышенной опасности для работающих в них людей в случае возникновения нештатных ситуаций, в частности связанных с нарушением проветривания горных выработок. В целях обеспечения безопасности горных работ добыча полезных ископаемых в современных условиях сопровождается разработкой и внедрением новых технологических схем вентиляции с использованием дополнительных источников тяги и элементов регулирования воздухораспределения. В связи с участившимися в последнее время авариями, связанными с гибелью шахтёров, особое значение приобретают исследования направленные на разработку систем контроля за состоянием и управлением движения воздуха с целью не допущения скоплений в нём взрывоопасных и вредных газов. Исследования процессов движения воздуха, переноса тепла, дыма и газов непосредственно во время аварий также необходимы, поскольку позволяют делать выводы относительно наиболее безопасных путей выхода людей на поверхность и способов скорейшей ликвидации аварий и их последствий.

Решение научных проблем контроля, прогнозирования и управления микроклиматическими параметрами рудничной атмосферы в нашей стране связаны с именами Щербаня А.Н., Кремнёва O.A., Дядькина Ю.Д., Воропаева А.Ф., Ушакова К.З., Медведева И.И., Красноштейна А.Е. и других учёных, которые разработали общие основы рудшшной аэрологии и теплофизики, являющиеся инструментом обеспечения безопасных условий ведения горных работ.

Актуальность работы определяется необходимостью создания, уточнения и совершенствования методов прогнозирования изменений воздухораспределения и параметров рудничного воздуха во время аварий. Исследования аэро- и теплогазодинамических процессов, протекающих в аварийных режимах проветрившшя, в частности во время пожаров, являются основой для разработки комплекса мероприятий, направленных как на предотвращение возникновения аварий, так и на управление аварийным проветриванием в реальном времени.

11елыо паботы является разработка и совершенствование теоретических основ прогнозирования, контроля и управления движением воздушных

потоков, распространением тепла, газа и дыма по горным выработкам на базе комплексного математического моделирования нестационарных аэротеплогазодинамических процессов, которые позволят осуществлять детальное планирование мероприятий по профилактике и борьбе с рудничными авариями.

Основная идея диссертационной работы заключается в том, что создание и поддержание нормальных условий проветривания горных выработок, а также принятие решений относительно путей вывода людей на поверхность или возможных мер по обеспечению безопасности в местах их нахождения во время аварий, должно основываться на адекватных математических моделях аэрологических и теплофизических процессов, протекающих в вентиляционных сетях рудников и определяющих состояние рудничной атмосферы.

Задачи исследований:

• разработать методы расчёта воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях применительно к моделированию нестационарных аварийных процессов с учётом инерционных свойств воздушных потоков и механической сжимаемости воздуха в отработанных пространствах рудников;

• провести аналитические исследования процессов распространения газов и пыли в условиях нестационарного проветривания с рециркуляцией части рудничного воздуха и экстраполировать полученные результаты на численные модели рудничных пожаров;

• разработать теорию сопряжённого нестационарного теплообмена вентиляционного воздуха с породным массивом, пригодную для расчёта быстрых теплообменных процессов с большим перепадом температур и моделирования динамики тепловых депрессий во время пожаров с количественной оценкой их влияния на движение воздуха по выработкам;

• исследовать надёжность вентиляционных сетей на основе анализа устойчивости воздушных потоков в рудниках в аварийных режимах проветривания при остановке главных вентиляционных установок и их реверсировании;

• исследовать специфику движения воздуха через рудник в зависимости от величины его эквивалентного отверстия и сечений выработок, и на основании полученных результатов разработать методику решения сетевых задач с учётом падения депрессии на сопряжениях горных выработок;

• создать программное обеспечение, позволяющее производить численный расчёт прогнозных значений параметров вентиляционного воздуха в горных выработках до-, во время и после предполагаемых аварий;

• разработать методы прогнозирования процессов развития аварийных ситуаций на основе комплексного компьютерного моделирования

аэротештогазодинамическнх процессов с целью создания методических

основ для разработки планов ликвидации аварий, а также профилактики и

борьбы с последствиями аварий.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Моделирование рудничных пожаров, характеризующихся большим перепадом температур на границе воздуха и породного массива и быстрыми теплообменными процессами, осуществляется в сопряженной постановке с помощью преобразований Лапласа в приближении малых времён с использованием асимптотических разложений цилиндрических функций в области больших аргументов.

2. Интенсивность и устойчивость проветривания рудников за счет естественной тяги при аварийном отключения главной вентиляционной установки зависит от времени года, конфигурации рудничной вентиляционной сети, количества стволов и вентиляционных горизонтов, а также начальных условий проветривания и моделируется решением единой сетевой аэротеплогазодинамической задачи с использованием экспериментальных данных и теории устойчивости конвективных течений.

3. Прогнозирование аварийного воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях, характеризующихся большим эквивалентным отверстием и выработками больших сечений, осуществляется с помощью разработанных универсалыгых аналитических зависимостей для узловых потерь депрессии, адаптированных для решения сетевых вентиляционных задач.

4. Быстрые аэрологические и теплообменные процессы в рудничном воздухе и породном массиве, связанные с возникновением пожаров, сопровождающиеся возникновением мощных тепловых депрессий, остановом или реверсированием главных вентиляционных установок, а также аварийными отключениями других источников тяги, моделируются с учётом инерционности воздушных потоков, путём представления второго закона сетей в нестационарной форме с дополнительным инерционным слагаемым.

5. Математические модели аэротеплогазодинамических процессов в вентиляционных сетях рудников, а именно, модели сопряжённого теплообмена, идеального вытеснения, потерь депрессии на сопряжениях горных выработок, инерционности воздушных потоков, устойчивости естественной тяги, интегрированные в единый программно-вычислительный комплекс, позволяют рассчитывать и прогнозировать процессы возникновения и развития аварийных нарушений проветривания, а также предусматривать мероприятия по их профилактике на стадии проектирования и разрабатывать планы ликвидации аварий.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объёмом наблюдений, выполненных

в натурных условиях, соответствием приведённых результатов данным, полученными другими авторами, а также удовлетворительной сходимостью с результатами тестового численного моделирования вентиляционных процессов в программной среде БоШУ/огкз.

Научная новизна:

При разработке теоретических основ прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников, следующие исследовательские работы были проведены впервые:

- критерии устойчивости проветривания горных выработок во время рудничных аварий, основанные на математическом моделировании динамики тепловых депрессий в условиях интенсивного теплообмена между воздухом и породным массивом;

- методика численного прогноза начальной стадии развития экзогенного рудничного пожара, позволяющая определять направления движения, температуру и задымлёшюсть воздушных потоков;

- воздействие тепловой стратификации скоростей движения воздушных потоков по сечению горных выработок на процессы теплогазопереноса и устойчивость проветривания;

- математическая модель промерзания крепи вентиляционного ствола после реверсирования главной вентиляционной установки в холодный период года, основанная на решении задачи сопряжённого теплообмена между воздухом и двухслойным массивом операционным методом;

- методы количественной оценки влияния инерционности воздушных потоков и сжимаемости воздуха в выработанных пространствах на протекание переходных процессов, связанных с остановом или реверсированием главных вентиляционных установок, а также внезапным возникновением мощных тепловых депрессий при возгораниях в наклонных выработках;

- режимы проветривания калийных рудников естественной тягой после аварийного отключения вентилятора в зависимости от топологии вентиляционной сети, времени года и начальных условий;

- математические зависимости для определения потерь депрессии на сопряжениях горных выработок, необходимые при проведении вентиляционных расчётов примешггелыю к рудникам с большим эквивалентным отверстием;

- условия безопасного использования систем рециркуляционного проветривания для предупреждения возникновения аварийных ситуаций, связанных с прекращением поступления свежего воздуха на проветриваемые участки, выраженные в недопущении критического соотношения величин депрессии главной вентиляционной установки, напора рециркуляционного источника тяги и аэродинамических сопротивлештй участков.

Практическое значение п реализация результатов работы:

Результаты диссертационной работы открывают новые возможности в осуществлении детального планирования мероприятий по профилактике и борьбе с аварийными нарушениями рудничного проветривания, а разработанные и изложенные в работе математические модели аэротеплогазодинамических процессов, позволяют точно прогнозировать развитие аварий в рудниках и использовать прогнозные данные при составлении планов ликвидации аварий.

Полученные результаты реализованы и внедряются на горнодобывающих предприятиях России и Белоруссии. Разработаны разделы технологического регламента по организации проветривания рудников ОАО «Уралкалий», относящиеся к управлению воздухораспределением и контролю за рудничной атмосферой, а также инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания калийных рудников Старобинского месторождения калийных солей. Разработаны рекомендации и технические решения по борьбе с пылью и внешними утечками воздуха для условий Краснослободского рудника ОАО Беларуськалий». Проведено моделирование воздухораспределения и теплового режима с учетом развития горных работ и введения в эксплуатацию новых стволов на шахтах «Верхняя» и «Глубокая» рудника «Скалистый» «Талнахского» рудоуправления ОАО «Норильский никель», на основании которого предложены технические мероприятия по улучшешпо качества проветривания рабочих зон. Разработаны технические и технологические мероприятия по приведению температуры воздуха в горных выработках нефтяных шахт Нефтешахтного управления «Яреганефгь» ООО «ПечорНИПИнефть» до значений, предусмотренных правилами безопасности.

Все представленные в работе математические модели реализованы численно и используются для проведения технических расчётов. Большая часть из них интегрирована в программно-вычислительный комплекс «АэроСеть», позволяющий производить комплексное моделирование аэрологических и теплогазодинамических процессов, протекающих в рудниках, как в штатных, так и в аварийных режимах проветривания. Для работы с аварийными вентиляционными режимами разработан отдельный программный модуль «План ликвидации аварий», с помощью которого осуществляется детальное планирование аварийных мероприятий, в частности путей и времени вывода людей на поверхность при возникновении рудничных пожаров.

Апробация работы

Отдельные разделы и материалы диссертационной работы докладывались на ХХУП-ой научно-технической конференции (Пермь, 1991); международном симпозиуме 81Ш-95 РАН «Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах промышленных агломераций» (Екатеринбург, 1997); на международной конференции

«Горные науки на рубеже XXI века» (Пермь, 1997); на международной конференции «Проблемы геотехнологии и недроведения» (ИГД УрО РАН, Екатеринбург, 1998); на конференции «Научно-педагогическое наследие профессора Медведева И.И.» (Санкт-Петербург, 1999); на международной конференции «Проблемы безопасности и совершенствование горных работ» (Пермь, 1999); на 7-ом международном конгрессе по рудничной вентиляции (Польша, 2001); на 5-ой международной научной конференции «Здоровье семьи - XXI век» (Пермь, 2001); на международной конференции «Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов» (Пермь, 2003); на научно-технической конференции «Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработай месторождений полезных ископаемых» (Кугаур, 2004); на научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2005); на научно-технической конференции «Уральский горнопромышленный форум «Горное дело. Оборудование. Технологии» (Екатеринбург, 2006); на конференциях «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск, 2006, 2007), на научных сессиях Горного института УрО РАН (Пермь, 1999-2011). Основные положения диссертации докладывались на научной сесстш Горного 1шститута УрО РАН.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 40 работ, в том числе 20 - в изданиях из списка ВАК, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения, общим объемом 329 страниц машинописного текста, включая 56 иллюстраций, 8 таблиц, списка литературы из 266 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Научное положение. Моделирование рудничных аварий, характеризующихся большим перепадом температур на границе воздуха и породного массива и быстрыми тетообменными процессами, осуществляется в сопряжённой постановке с помощью преобразований Лапласа в приближении малых времён с использованием асимптотических разложений цилиндрических функций в облаепш больших аргументов.

Исследования теплообменных процессов в рудничной вентиляции направлены, главным образом, на изучение основных термодинамических характеристик вентиляционного воздуха - температуры и влажности, формирующих рудничный микроклимат и комфортные условия ведения горных работ. Объектом изучения в данном случае является движущийся воздух, а окружающий породный массив при моделировании рассматривается как источник тепла или холода. Внутренняя структура

массива усредняется по плотности, теплоёмкости и теплопроводности и, как правило, для упрощения, конструируется интегральная характеристика, позволяющая по начальной температуре массива и текущей температуре воздуха судить о величине потока тепла из массива в воздух или наоборот. Характеристика эта, называемая коэффициентом нестационарного теплообмена к„ нашла широкое применение при решении тепловых задач в рудничной вентиляции и даёт хорошие результаты при моделировании теплообменных процессов в различных условиях. Тем не менее, согласно результатам проведённых теоретических исследований, изложенных в работе, область применимости модели кт всё же ограничена размерами временных интервалов. Хорошая точность расчёта обеспечивается при расчёте теплообменных процессов продолжительностью порядка суток и более. Для описания быстрых процессов, например при внезапном возгорании, длительностью в часы и минуты данная модель не применима по причине появления больших погрешностей при расчёте. Подход к моделированию теплообмена рудничного воздуха с породным массивом в сопряжённой постановке, представленный в работе, в отличие от модели кп позволяет рассчитывать изменения температур воздуха и массива, как на длинных, так и на коротких промежутках времени с момента начала выделения тепла.

Задача теплообмена моделируется как цилиндрически симметричная с двумя пространственными координатами - радиальной /<м) и вертикальной г(м) в двухслойном приближении, имитирующем крепь ствола (рис.1). Значения объёмных теплоёмкостей и температуропроводностей сг;(Дж/(м -°С)) и /;(м2/с) первого внутреннего слоя толщиной /¡(м) (чугун) и с,,2(Дж/(м °С))и /г(м2/с) второго внешнего слоя бесконечной толщины (бетон и породный массив) предполагаются постоянными по глубине г и времени /(с). В ствол радиусом г0 (м) с поверхности (г=0) подаётся воздух с объёмной теплоёмкостью с„ (Дж/(м3-°С)) (предполагается также не зависящей от г и /) и температурой Т0=Т0(0 (°С). Скорость движения воздуха у=у^(м/с) считается известной убывающей функцией г не зависящей от времени Зависимость от ^ моделирует возможность наличия ответвлений и утечек по ходу движения воздуха. Считается, что в начальный момент времени весь массив (оба слоя) и весь воздух в стволе имеют температуру «непотревоженного» массива Тф), линейно возрастающую с глубиной. В сечении г-0 для воздуха в начальный момент времени температура воздуха равна Т[0>, и, в дальнейшем, изменяется со временем как Т0(1). Очевидно, что турбулентная теплопроводность воздуха намного больше, чем молекулярная теплопроводность твёрдого тела, поэтому можно считать, что температура воздуха по сечению выработки выравнивается мгновенно. С другой стороны, нет смысла учитывать диффузионную теплопроводность по ходу движения воздуха, и потому продольная теплопроводность воздуха полагается равной нулю (перенос тепла вдоль выработки осуществляется только движением воздуха). Аналогичное упрощение делается в связи с тем, что скорость

r0+h r0 T0(t) r0 r0 + h

т<°> г t 1 1 T<°>

X, С,2 X, С,1 V(Z) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 С Xi X, C,2

+ W 1 1 1 1 1 1 1 1 1

тт + --- 4--- Л 1 1 1 1 1 1 1 Л ---

TJz) T(z,t) 1 1 1 tZ TJz)

Рис.1. Двухслойная задача теплообмена рудничного воздуха с крепью воздухоподающего ствола: г и z - радиальная и вертикальная координаты (м), t -

время (с), <, cvI и cv2 - объёмные теплоёмкости воздуха, первого (чугун) и второго (бетон и породный массив) слоев (Дя^м3 ^)), %i и хг - температуропроводности первого (чугун) и второго (бетон и породный массив) слоев (м2/с), г0 - радиус ствола (м), h - толщина первого слоя (м), v(z) - скорость движения воздуха (м/с),

Tl0> - среднегодовая температура воздуха (°С), Tx(z) — + y/z - температура «непотревоженного» массива (°С), 1/ц/ - величина геотермической ступени (м), T0(t) - температура наружного воздуха (°С), T(t,z) - текущая температура воздуха

на глубине z (°С), jа и jm - плотности потока тепла в воздухе к границе и в массиве от границы (Дж/(с м2).

движения воздуха много больше скорости распространения тепла в массиве, т.е. перепады температур по оси z и в радиальном направлении в массиве будут разного порядка (если по z - это десятки метров, то по г- это десятки сантиметров). Это позволяет пренебречь распространением тепла в

направлении оси г в массиве. Таким образом, считается, что и в массиве, и в

воздухе имеет место только радиальная теплопроводность, а продольная

теплопроводность считается не существенной.

Заливка бетоном закрепного пространства между тюбинговой колонной и

горной породой в идеале образует единый трехслойный массив. Бетон и

порода в модели объединены, а граница между бетонной опалубкой и

чугунными тюбингами рассматривается как граница скачкообразных

изменений термодинамических характеристик материалов - объёмной

теплоёмкости и температуропроводности. Скачков температуры на этой

границе быть не должно в силу отсутствия на ней воздушного зазора, а,

значит, необходимости в постановке граничного условия третьего рода тоже

нет. Таким образом, двухслойная задача теплообмена сводится к

однослойной со скачкообразным изменением тепловых параметров на

границе г0+И, а оба слоя считаются породным массивом с объёмной

т (ся > '' <= [г0; г0+1г] теплоемкостью сг =< и температуропроводностью

I сл, г>г0 + А

[>„ ге[г0;г0+!г ] Хт = 1 , (индекс «от» - означает отношение величины к

I Хг> г > г0+1г

массиву, «а» - к воздуху). Для упрощения математической записи задачи вводятся безразмерные координаты: расстояние по г и по г измеряется в г0, а

время - в Го /, температура отсчитывается от Т(х0>. / Х\

Нестационарная цилиндрическая задача теплообмена решена с помощью преобразований Лапласа и имеет следующее решение для функции-изображения температуры воздуха, как функщга пространственной координаты г и комплексного параметра р\

где у = +

XI 1/Р + 1 МО " МтНР^-Ш^^)

ькоэффициент

су сУХ\ ум с- с; £>(-■»)

теплоотдачи, Б - диаметр ствола, а А - представляет собой сложную комбинацию функций Бесселя и Неймана Ы, и в автореферате не приводится.

Если утечек и ответвлений по ходу движения воздуха нет, то у(г) сот! и, соответственно, а и ы от г не зависят. Формула (1) в этом случае приобретает вид:

ш --

(2)

та(р,2) = т0(р)е « + ЦШ

рсо

ОЕ ,

--1+е

Выражение для изображения температуры первого слоя

С(г,Р.*)--—Р.

и второго слоя:

+ (3)

(4)

Ф)

где Л = 1 + А//'0 - граница раздела слоёв в безразмерном виде.

Численные расчёты температур воздуха и массива по формулам (2)-(4) показали, что удовлетворительная сходимость интеграла в обратном преобразовании Лапласа

< х+гп

Та,п(г,1,2) = — ¡е"т.„Гг,р,^ф (5)

х-; >'

обеспечивается, если вещественная часть показателя экспоненты (5) положительна и порядка единицы, что имеет место при выборе Ке(р)~1/[. С другой стороны, вещественная часть аргумента функций Бесселя не должна быть слишком большой (Ке(р)<10), поскольку при расчёте эти функции аппроксимируются степенными рядами. Это означает, что с помощью полученных формул можно рассчитывать температуры воздуха и массива спустя время г>0.1 с начала теплообмена, что составляет примерно трое суток в размерных единицах. При уменьшении времени погрешность расчёта интеграла быстро увеличивается по причине растущей неточности вычислений функций Бесселя. Расчёт изменений температуры воздуха в течение малых времён с начала теплообмена (например, реверсивный режим работы главной вентиляционной установки (ГВУ) в случае аварии может длиться несколько часов) становится возможен при использовании асимптотических разложений функций Ганкеля 1-го и 2-го рода и при больших значениях

аргумента с.

В однослойном приближении при у(г)=-сопх1 получается ср = Ьу[р, а зависимости для вычисления температуры массива (3)-(4) принимают вид

( )-— — + с(,2)

-10 -11

-12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19 -20 -21 -22 -23 24 -25 -26 27 -28 29 -30

Т(град.Ц)

" 2=300 м.

: 2=200 м

; 2=100 м Ом ■

0.0

1.0

2.0

3.0

Рис.2. Расчетные изменения температуры воздуха по глубине ствола с течением времени после реверсирования ГВУ в зимний период (Т0= -20°С)

0.0

1.0 2.0

Рис.3. Расчётные изменения температуры тюбинговой крепи вентиляционного ствола после реверсирования ГВУ в зимний период (Т0= -20°С) (графики построены с интервалом в 1 см по толщине от поверхности крепи и через 100 м по глубине

ствола)

3.0

Формулы (2) и (6) позволяют производить расчёты температуры воздуха и массива в течение малых времён (минуты, часы) с начала теплообмена. С физической точки зрения проведённая математическая процедура разложения эквивалентна переходу от цилиндрической задачи теплообмена к плоской. Действительно, если учесть, что при малых временах с начала теплообмена глубина проникновения тепла или холода от воздуха вглубь стенок выработки невелика (мала по сравнению с её радиусом), то задача может быть представлена, как плоская.

В качестве демонстрационного примера моделировшгая динамики теплообмена в аварийном режиме проветривания на рис.2 и 3 представлены результаты расчётов изменений температуры воздуха и крепи вентиляционного ствола после реверсирования ГВУ в зимний период. Из анализа графиков следует точная количественная оценка глубины и времени промерзания крепи вентиляционного ствола, на основании которой делается вывод о безопасном времени реверсирования при заданных условиях. Если предполагаемое время реверсирования вентилятора больше, и согласно расчётным данным в закрегаюм пространстве прогнозируется замерзание воды, то, во избежание возникновения аварийных деформаций крепи, должна быть предусмотрена система обогрева поступающего через ствол воздуха.

II. Научное положение. Интенсивность и устойчивость проветривания рудников за счёт естественной тяги при аварийном отключения главной вентиляционной установки зависит от времени года, конфигурации рудничной вентиляционной сети, количества стволов и вентиляционных горизонтов, а также начальных условий проветривания и моделируется решением единой сетевой аэротеплогазодин омической задачи с использованием экспериментальных данных и теории устойчивости конвективных течений.

Расположенные на разных высотных отметках устья стволов при разных температурах наружного и рудничного воздуха приводят к возникновению перепада гидростатических давлений, что неизбежно вызывает движение воздуха из области более высокого к области более низкого давления. В калийных рудниках устья стволов, обычно расположены на одном уровне, и, теоретически, в случае отключения вентилятора естественной тяги быть не должно. Тем не менее, согласно экспериментальным данным, естественная тяга в калийных рудниках есть. В холодное время года или суток тяжёлый холодный воздух опускается в ствол и выталкивает лёгкий нагретый, причём режим выталкивания воздуха в данном случае, вообще говоря, может быть разным в разных условиях.

Например, при проходке ствола, когда он один, холодный воздух опускается вниз по центру ствола, а нагретый вдоль стенок поднимается вверх. Если стволов два или более с устьями, расположенными на одном уровне, и вентилятор выключен, то такой режим движения воздуха тоже реален. Однако может оказаться, что тяжёлый воздух будет проваливаться по всему сечению одного ствола и, нагреваясь в руднике, выходить тёплым через другой ствол. Не исключён также комбшшрованный режим, когда часть воздуха проходит через рудник, а часть поднимается обратно вверх по стволу. Вопрос о том, какой из режимов, в какой мере и в каких случаях реализуется, относится к области исследований гидродинамической неустойчивости турбулентных течений и ввиду сложности тополопш рудничных вентиляционных сетей, многофакторности и нестационарности задачи в настоящее время не может быть в точности решён теоретически. Методы исследования естественной тяги после отключения ГВУ в рудниках, устья стволов которых находятся на одном уровне, опираются, главным образом, на экспериментальные данные.

Из анализа теоретических и экспериментальных исследований естественной тяги следует следующий сценарий теплового движения воздуха для рудника с одноуровневыми стволами. Если понижение температуры наружного воздуха происходит в отсутствие движения воздуха через рудник, то воздух через рудник не идёт. Реализуется режим, когда холодный воздух опускается по центру стволов, а тёплый вдоль стенок поднимается вверх. В случае же, когда похолодание происходит во время движения воздуха через рудник, это движение и поддерживается естественной тягой, даже если отключается источник этого движения - ГВУ. Интенсивность движения воздуха падает после отключения ГВУ, но не до нуля, а до реальной величины, обусловленной разностью плотностей холодного воздуха в подающем стволе и тёплого - в вентиляционном. Если затем происходит потепление, то процесс прекращается и снова не возобновляется при похолодании. Для возобновления требуется «разгон». Из этого следует, что после отключения ГВУ в холодное время движение воздуха через рудник поддерживается естественной тягой до очередного потепления. Двигателем такого варианта временного проветривания является теплота породного массива, передающаяся к холодному воздуху и уменьшающая его плотность. Интенсивность этого движения определяется, во-первых, разностью плотностей воздуха в подающем и вентиляционном стволах и, во-вторых, аэродинамическим сопротивлением рудника.

Депрессия естественной тяги определяется разностью столбов воздуха в подающем и вентиляционном стволах. Главное условие сохранения движения воздуха после отключения вентилятора за счёт естественной тяги -это превышение плотности воздуха в подающем стволе над плотностью воздуха в вентиляционном стволе. Соответственно, чем ниже температура поступающего в рудник воздуха, тем большая разность плотностей воздуха в стволах, поскольку при прохождении рудника воздух нагревается до стандартной для данной глубины залегания пород температуры. Что,

касается влагосодержания, то для него характер изменения плотности воздуха - противоположный. Уменьшение плотности воздуха при его прохождешш через рудошк может в некоторой степеш! компенсироваться «вбиранием влаги при движении», поскольку относительная влажность воздуха при нагреве уменьшается.

В калийных рудниках зимой наблюдаются более сложные процессы взаимодействия вентиляционного воздуха с конденсационными рассолами на почве выработок, когда влага сначала вбирается сухим теплым воздухом, а затем по мере его движения и охлаждения выпадает снова, мигрируя, таким образом, по выработкам рудника. Подобные сложные тепло- массообменные явления также оказывают влияние на возникновение, поддержание и интенсивность естественной тяги в руднике.

На температуру вентиляционного воздуха оказывает влияние глубина разрабатываемого горизонта. Причём, влияние это обусловлено двумя, совершенно различными, механизмами. Первый механизм заключается в повышении температуры горных пород с глубиной за счёт геотермального тепла, что приводит к увеличению температуры исходящей струи воздуха. Второй механизм - термодинамический - чем больше столб воздуха, тем больше давление внизу, и тем больше воздух разогревается за счёт сжатия, причём, во всех стволах - и в вентиляционном, и в подающем. Однако однозначно сказать, тгго глубокий рудник предпо1ггательнее для возникновения естественной тяги, чем неглубокий, нельзя. С одной стороны, чем больше глубина, тем больше воздух нагревается, тем больше тепловой энергии земли идёт на поддержание естественной тяги. С другой стороны, чем глубже рудник, тем больше его аэродинамическое сопротивление, препятствующее движению воздуха.

Существенно усложняет процедуры проведения замеров и расчёта естественной тяги изменчивость температуры наружного воздуха. И если сезонные колебания температуры наружного воздуха приводят лишь к тому, что естественная тяга в разное время года имеет разные величину и знак, то суточные колебания температуры делают весь процесс нестационарным и трудно предсказуемым. Непродолжительные похолодания или потепления атмосферного воздуха в течение одних или нескольких суток не дают возможности с помощью каких-либо простых зависимостей определить, как при этом будет изменяться величина и направление естественной тяги. Для моделирования естествешюй тяги в руднике при переменной температуре наружного воздуха использовались результаты теоретических исследований нестационарного теплообмена рудничного воздуха с породным массивом, изложенные выше. Проведённые исследования позволяют судить о том, как глубоко и как быстро колебания температуры наружного воздуха проникают в рудник, как быстро выравнивается температура воздуха при его удалении от воздухоподающих стволов.

Направление движения воздуха через рудник - не единственное отличие режимов реализации естественной тяги на руднике после отключения вентилятора. Несмотря на гидростатическое сжатие воздуха в стволах,

плотность его с глубиной в холодное время года (температура поступающего в рудник воздуха ниже, чем температура пород) может уменьшаться в результате притока тепла от породного массива. В этом случае столб воздуха в стволе может оказаться неустойчивым, и реализуется режим локальной «внутристволовой» конвекции, при котором холодный воздух опускается вниз по центру ствола, а тёплый вдоль стенок поднимается вверх. Такая перестройка режима, очевидно, приведёт к существенному уменьшению интенсивности «сквозного» проветривания рудника. Возникновение локальной конвекции в стволе приводит к быстрому перемешиванию воздуха, выравниванию его температуры и, в результате, уменьшению депрессии естественной тяги.

Оценочный расчёт устойчивости проветривания рудника естественной тягой проводился по аналогии с анализом устойчивости профиля скорости ламинарного течения у0 в плоском вертикальном слое с вертикальным градиентом температуры А. В зависимости от турбулентного числа Рэлея На, профиль скорости, экстраполированный на турбулентное движение воздуха

Рис.4. Профили движения скорости воздуха в плоском вертикальном слое под действием вертикального градиента температуры

по стволу, имеет вид, представленный на рис.4, на котором = ^ сох(ах)1со!(а)- А(ссс)Ща) ^ а = = .

щ(а)-Ща) \утХт

Решение задачи устойчивости этого течения среды к длинноволновым возмущениям даёт величину критического числа Рэлея Яа<^р> = ттл «100, превышение которого в стволе означает начало развития внутристволовой конвекции.

Турбулентное число Рэлея является показателем устойчивости сквозного движения воздуха в стволе. Если Яа1«100, то движение устойчиво и рассчитывается обычным образом. Если же /?а;>/00, то «сквозное» проветривание прекращается в результате потери устойчивости. Чем холоднее наружный воздух, тем сильнее вертикальная стратификация плотности воздуха в подающих стволах и тем вероятнее возникновение внутристволовой конвекции. Нарушение режима «сквозного» проветривания рудника естественной тягой после отключения ПЗУ исследовалось на руднике ЗРУ ОАО «Беларуськалий» в зимний период, что привело к возникновению «межгоризонтной» рециркуляции.

Ш. Научное положение. Прогнозирование аварийного воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях, характеризующихся большим эквивалентным отверстием и выработками больших сечений, осуществляется с помощью разработанных универсальных аналитических зависимостей для узловых потерь депрессии, адаптированных для решения сетевых вентиляционных задач.

Расчёт воздухораспределения в вентиляционной сети базируется на знании аэродинамических сопротивлений всех её отдельных элементов. Элементами рудничной вентиляционной сети являются горные выработки, либо группы соседних выработок, объединённых по какому-нибудь характерному признаку. Сопротивления выработок определяются по результатам воздушно-депрессионных съёмок (ВДС), а также расчётным способом с использованием экспериментальных зависимостей для типовых выработок. Как правило, при проведении обработки результатов ВДС и составлении расчётных схем вентиляционных сетей считается, что потери депрессии приходятся лишь на трение движущегося воздуха о стенки выработок, т.е. учитываются только линейные сопротивлешш. Однако, согласно экспериментальным исследованиям, вклад местных сопротивлений изгибов, тройников, сужений и расширений в распределении расходов воздуха составляет для калийных рудников порядка 30% и возрастает с увеличением сечений выработок.

Имеющиеся в литературе по рудничной вентиляции зависимости для определения аэродинамических сопротивлений сопряжений ограничиваются несколькими вариантами плоских тройников под прямыми углами. Зависимости носят явно не экспериментальный, а эмпирический характер, в

них не соблюдены условия симметрии между формулами относительно смены знаков расходов и их обнуления. В литературе по гидравлическим сопротивлениям число рассмотренных вариантов сопряжений значительно больше, и приводимые зависимости и коэффициенты имеют экспериментальное происхождение. Однако перенос формул, предназначенных для проведения расчётов течения жидкостей по трубам, на вентиляцию выработок большого сечения не корректен. Но, даже если пренебречь этим обстоятельством, предлагаемые в литературе зависимости для расчётов местных сопротивлений представляют собой отдельные для каждого случая формулы, никак не связанные и не согласующиеся между собой в предельных случаях. Поэтому интеграция их в процедуру численного расчёта воздухораспределения в вентиляционных сетях в таком виде однозначно обрекает её на расходимость в случае неопределённости направлений движения воздуха по выработкам. Причина расходимости итерационной процедуры в данном случае - скачок потерь депрессии на сопряжении при смене знаков расходов, исключить который, используя известные зависимости, не представляется возможным.

С целью устранения отмеченной проблемы разработана математическая модель падения депрессии на сопряжениях горных выработок, позволяющая использовать её в расчётах воздухораспределения в вентиляционных сетях.

Потери энергии при движении потока воздуха могут быть вычислены исходя из закона сохранения импульса. Чем меньше доля взаимодействия воздуха со стенками по сравнению с взаимодействием воздушных потоков между собой, тем точнее будет такой расчёт. Исходя из этих соображений, моделируются потери энергии не только на сужение-расширение потока, но и на смешение-разделение. Для этого произвольное сопряжение формально «распрямляется» - в одну сторону направляются входящие в узел выработки, в другую - исходящие. Потери на изгиб при этом исчезают, а для полученной «проекции» узла используется закон сохранения импульса:

(7)

где /' и ] - Ш1дексы, соответствующие выработкам с исходящими и входящими в узел потокам воздуха соответственно, V,, у, - скорости (м/с),

qi=v$i, - объёмные расходы (м3/с), Q = ^(^J = - общий

у >

объёмный расход воздуха через узел (м3/с), 5, (м2) - сечение /'-ой выработки, АР, - перепад статических давлений между сопряжением и исходящей выработкой (дПа). В рамках данной модели сопротивление узла определяется только исходящими /-ыми участками. Сопротивления входящих j-ыx участков полагаются равными нулю.

В предположении сохранения импульса с учётом изменения кинетической энергии изменение полного напора (7) приводится к наглядной и понятной с физической точки зрения симметричной форме:

' у о2 20

из которой очевидны следующие важные особенности (8), без соблюдения которых интеграция её с методами расчёта воздухораспределения в вентиляционной сети была бы невозможна:

• АР""'"< О - смешение-разделение потоков воздуха в узлах сети сопровождается всегда потерей энергии, исключения были бы физически абсурдны;

• потеря энергии в узле тем больше, чем больше разность скоростей |у, -исходящего и входящего потоков, определяющей величину сдвигового трения;

• при обращении в ноль потеря напора также обращается в ноль, что исключает скачок напора при реверсировании потока, что крайне важно для обеспечения сходимости итерационной процедуры расчёта воздухораспределения;

• симметрия (8) относительно qt и также является гарантом плавного превращения исходящих из узла потоков воздуха в входящие и наоборот при опрокидывании без нарушения сходимости.

Представленная математическая модель потерь депрессии на сопряжениях горных выработок протестирована на расчётных сетях различного типа путём сравнения с результатами численного моделирования воздухораспределения в программной среде ЗоНс^огкэ и показала удовлетворительную сходимость и хорошее соответствие ожидаемым результатам. Математические зависимости для расчёта потерь депрессии на сопряжениях горных выработок и полученные результаты позволяют судить о том, где, когда и в каких условиях пренебрежение этими потерями приводят к существенным вычислительным ошибкам. Интеграция этой математической модели в разрабатываемый программный комплекс «АэроСеть» уточняет прогнозную динамику воздушных потоков, что особенно важно при моделировании нестационарных аварийных процессов, когда незначительные изменения депрессионного поля могут нарушать устойчивость проветривания выработок, опрокидывать воздушные потоки, меняя направления распространения дыма и тепла во время пожаров.

IV. Научное положение. Быстрые аэрологические и теплообменные процессы в рудничном воздухе и породном массиве, связанные с возникновением рудничных пожаров, сопровождающиеся возникновением мощных тепловых депрессий, остановом или реверсированием главных вентиляционных установок, а такнсе аварийными отключениями других

источников тяги, моделируются с учётом инерционности воздушных потоков, путём представления второго закона сетей в нестационарной форме с дополнительным инерционным слагаемым.

Вентиляционная сеть задаётся ориентированным графом, аэродинамическими сопротивлениями всех ветвей и напорами всех источников тяга. Математическая постановка задачи расчёта воздухораспределения заключается в составлении уравнений 1-го и 2-го законов сетей. Пусть сеть состоит из п ветвей и V узлов. Первый закон сетей записывается в виде V-/ уравнений в узлах:

(9)

где 5 - номер узла (от 1 до у-1), у - номера выработок, инцидентных узлу с номером л, - расходы воздуха. Поскольку общее число уравнений

должно быть равно числу неизвестных п, то оставшееся число уравнений пг п-(\>-1). Это уравнения, отражающие второй закон сетей:

¿:(±ах<;>)=(Ю)

} 1

где /' - номер (от 1 до т) уравнения (независимого контура), у - номера выработок, содержащихся в контуре с номером /, Ал('] - напор источника тяги в выработке с номером] контура с номером /.

Алгоритмы расчёта стационарного воздухораспределения (9)-(10) применяются также и для расчёта меняющегося со временем воздухораспределения в квазистационарной постановке. В этом приближении в каждый момент времени решается задача стационарного воздухораспределения с новыми величинами источников тяга и тепловых депрессий. Данный подход не учитывает инерционности воздуха, т.е. того, что работа сил давления идёт не только на преодоление аэродинамических сопротивлений выработок, но и на разгон и торможение воздушного потока. Корректность такого способа моделирования нестационарных процессов тем лучше, чем медленнее эти процессы и чем менее заметны инерционные эффекты. Численный эксперимент и оценочные расчёты показывают, что к медленным процессам следует отнести изменения расходов воздуха, происходящие в течение нескольких минут. Если же эти изменения происходят в течение нескольких секунд, то квазистационарное моделирование приводит к большим погрешностям, и возникает необходимость учитывать инерционность воздуха. Подобная ситуация возникает при моделировании пожаров в горных выработках, когда быстро растущие тепловые депресаш в считанные секунды изменяют движение воздуха вплоть до опрокидывания потоков.

Учесть наличие массы у воздуха можно соответствующей корректировкой второго закона сетей (10). Работа сил давления ДЛ(Дж) по перемещению фрагмента воздушного потока сечением выработки 5(м2)

длиной АЦы) на расстояние АЦм) идёт на преодоление сил трения ДН) и на изменение кинетической энергии (Дж) фрагмента:

М = РДЬ + АЕк. (11)

Здесь ЛЬ = — а1/, а падение давления пропорционально квадрату среднего

объёмного расхода (9(м3/с) воздуха по выработке — = <2 гАЬ, где А ¡(с) - время

прохождения воздухом участка ЛЬ, г(кг/м8) - аэродинамическое сопротивление выработки в расчёте на единицу длины,

АЕк=А

ГРЛЬ0_2Л 25

рО,ДЬ с!д л АЬ£)Л <Лр , . ,

■--— л/ н---ж, /Дкт/м ) - средняя плотность

5 Л 2Б <Л

воздуха по выработке. Предполагается, что вклад изменений плотности воздуха в АЕк невелик, и вторым слагаемым можно пренебречь. Таким образом, при подстановке в (11), получается:

ЛА = ^гАЬО>+<^^у. (12)

Теперь, если учесть, что гЛЬО1 =АР- это падение давления на трение (Па), а (]АРА1 - работа сил трения, то второе слагаемое есть искомая инерционная

рЛЬ ао „

поправка АРгш = —--—. Поскольку при выводе считалось, что плотность и

Б сИ

объёмный расход воздуха неизменны по длине выработки и равны средним значениям, то можно осуществить переход от участка ЛЬ к целой выработке Цм). Значит потеря депрессии на выработке при нестационарном движении воздуха с учётом его инерционности равна

= (13)

£ А

где Л(кг/м7) - аэродинамическое сопротивление выработки, /;(?(кг/с) -массовый расход воздуха. С учётом выше изложенного второй закон сетей (10) приобретает вид (с теми же правилами расстановки знаков):

( о Ь йО(>> Л

. а4)

3 } I. Ь1 т )

Расчёт изменений воздухораспределения после возникновения сильного пожара в наклонной выработке (100 МВт на 10 метров) демонстрирует влияние инерционности воздуха на его движение (рис.5). Опрокидывание воздушной струи и дальнейшее изменение расхода происходит в течение нескольких секунд, что и является причиной проявления механизма воздушной инерции, себя никак не проявляющим в подавляющем большинстве других более медленных процессов.

-100

-200

0.00

0.02

0.04

0 06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.20

Рис.5. Расчётные изменения расхода воздуха в наклонной выработке после возникновения в ней пожара (100МВт на 10 метров): 1 - без учёта инерции воздуха; 2-е учётом инерции воздуха

100

0(куб.м/мин) 1-.....

1(мин)

-100

-200

2.0

Рис.6. Расчётные изменения расхода воздуха в наклонной выработке после возникновения в ней пожара (МВт на 10 метров): 1 - без учёта инерции воздуха; 2-е учётом инерции воздуха

Для сравнения более слабый пожар в аналогичной ситуации (1 МВт на 10 метров) показывает несущественное влияние инерции на движение воздуха при значительно более медленном его изменении (рис.6).

Приведёнными примерами доказана необходимость моделирования быстрых переходных аварийных процессов с учётом инерционности воздушных потоков, заключающаяся в корректировке 2-го закона сетей инерционным слагаемым с соответствующим изменением увязочной формулы метода контурных расходов.

V. Научное положение. Математические модели аэротеплогазо-динамических процессов в вентиляционных сетях рудников, а именно, модели сопряжённого теплообмена, идеального вытеснения, потерь депрессии на сопряжениях горных выработок, инерционности воздушных потоков, устойчивости естественной тяги, интегрированные в единый программно-вычислительный комплекс, позволяют рассчитывать и прогнозировать процессы возникновения и развипшя аварийных нарушений проветривания, а также предусматривать мероприятия по их профилактике на стадии проектирования и разрабатывать таны ликвидации аварий.

На базе разработанных математических моделей, представленных в работе и реализованных численно в программном комплексе «АэроСеть» (рис.7) могут детально моделироваться аэротеплогазодинамические процессы, протекающие в рудничном воздухе, как в штатных, так и аварийных режимах проветривания. Основные выводы по численной реализации моделей:

1. Анализ быстрых переходных процессов, вызванных возгоранием, включением-отключением вентилятора или открытием-закрытием ворот выявил грубость квазистационарного подхода к их моделированию в определённых условиях, связанных со скоростью депрессионного возмущения. В связи с этим обстоятельством в расчётный модуль интегрирована физическая модель, учитывающая инерционность воздушного потока. Сохранена возможность отключения учёта инерционности с целью проведения анализа действенности этого механизма различных условиях.

2. Рециркуляционное проветривание является эффективным способом улучшения проветривания удалённых участков вентиляционных сетей, но и, в то же время, источником опасности чрезмерного загазования свежей струи (особенно во время аварий) ввиду использования части отработанной струи повторно. Для организации такого способа проветривания, как правило, используются эжекторные установки, как эффективные и легко управляемые источники тяги, предназначенные для преодоления небольшого аэродинамического сопротивления. Напорные характеристики этих источников тяги присутствуют в программе в виде аналитических зависимостей, полученных в результате разработки универсальной физической модели эжекщш, позволяющей производить расчёты в широкой области расходов воздуха и геометрических параметров установок.

Рис.7. Графический интерфейс программно-вычислительного комплекса «АэроСеть»

3. Согласно результатам численного эксперимента расчёт воздухораспределения с автоматическим расчётом аэродинамических сопротивлений выработок по их длинам и сечениям является тем менее соответствующим реальности, чем больше сечение выработок. Причиной такого несоответствия является пренебрежение падением депрессии на сопряжениях горных выработок, вклад которых растёт с увеличением их сечений. Без учёта сопротивлений сопряжений вентиляционные расчёты, например, гипсовых шахт, сечение выработок которых составляет порядка 100 м2, дают неадекватные, чрезмерно завышенные по расходам результаты. Существенную погрешность в расчёты вносит также пренебрежение сопротивлениями сопряжений стволов с горизонтами и каналами ГВУ на калийных рудниках. Для преодоления этих трудностей разработана физико-математическая модель потерь депрессии на сопряжениях горных выработок.

4. Расчёт процессов распространения газа, дыма, тепла и пыли реализован в программе на базе модели идеального вытеснения, согласно которой на фоне быстро движущихся потоков воздуха диффузионной составляющей переноса можно пренебречь. Величины источников и стоков задаются и предполагаются неизменными, за исключением стоков тепла, задание которых осуществляется с помощью разработанной математической модели сопряжённого теплообмена рудничного воздуха с породным массивом.

5. Динамика тепловых депрессий и её влияние на изменение движения воздуха по горным выработкам моделируется с учётом действия следующих механизмов - 1) температура пород увеличивается с глубиной; 2) воздух нагревается в результате гидростатического сжатия в стволах; 3) тепло массива тратится не только на нагрев воздуха, но и на совершение работы по его расширению; 4) потери депрессии на трение воздуха о стенки выработок неравномерны по длине и возрастают с ростом температуры по причине увеличения объёмного расхода. Указанные физические механизмы, согласно результатам численных экспериментов, несущественные при обычных условиях проветривания, становятся «заметны» в быстрых аварийных режимах и оказывают существенное влияние на их протекание.

6. Возможность регулирования и управления вентиляционными потоками осуществлена в программе заданием открывающихся - закрывающихся ворот и включающихся - выключающихся источников тяги. Анализ возникающих при воздействии на движение воздуха положительных и отрицательных регуляторов переходных процессов позволяет получить более полное и точное представление о природе и устойчивости установившегося в результате стационарного воздухораспределения.

7. Для прогнозирования мест возникновения аварийных ситуаций, связанных с опрокидыванием вентиляционных струй, в программе предусмотрен отдельный модуль расчёта устойчивости вентиляции в стационарных режимах. Модуль позволяет определять на схеме сети выработки, в которых направление движение воздуха находится в рамках погрешности задания параметров сети и может изменяться при незначительных их колебаниях.

Представленные элементы программной среды «АэроСеть» в комплексе являются универсальным инструментом для моделирования предполагаемых

аварийных нарушений рудничного проветривания, а также способов их профилактики и устранения. В качестве специализированного программного приложения для этих целей создан программный модуль «План ликвидации аварий» (рис.8), предназначенный для разработки подробных схем планов ликвидации аварий, используемых во время возникновения чрезвычайных ситуаций для спасения работающих в руднике людей. Схема плана представляется в виде набора ветвей, соединенных друг с другом с высокой степенью детализации, без каких-либо упрощений.

Разработанная вычислительная система позволяет осуществлять инженерные расчеты, производимые специалистами рудника и ВГСЧ при имитации и в момент аварии, прорисовывать маршруты движения отделений и определять их протяженность, что делает её мощным аналитическим аппаратом поддержки в условиях чрезвычайных ситуаций, способствующим увеличению скорости принятия решений и исключению влияния человеческого фактора.

На основании результатов расчётно-имитационного моделирования развития аварий в рамках электронного плана ликвидации аварий предусматривается выработка рекомендаций относительно:

• мероприятий по спасению людей и путей вывода людей, застигнутых аварией, из зоны опасного воздействия, связанной с аварией;

• мероприятий по ликвидации аварий и предупреждению их развития;

• действия должностных лиц (специалистов) и рабочих при возникновении аварий;

• действия ВГСЧ и вспомогательных горноспасательных команд (ВГК) в начальной стадии возникновения аварий.

Тестовая эксплуатация системы была произведена на Краснослободском руднике, аксонометрическая схема которого (рис.9) была предоставлена

пользователям рудника для апробации одновременно с развертывшшем программы и базы данных на сервере предприятия.

Программный интерфейсный модуль «План ликвидации аварий» с интегрированным в него программно-вычислительным комплексом «АэроСеть» является практической реализацией разработанных и представленных в работе теоретических моделей вентиляционных процессов применительно к прогнозу, профилактике и борьбе с рудничными авариями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На базе многолетних исследований сложных аэрологических процессов, протекающих в рудничных вентиляционных сетях в различных условиях, разработаны теоретические основы моделирования аварийных ситуаций, связанных с нарушением нормального проветривания рудников. Основные научные результаты исследований, представленных в работе, могут быть сформулированы следующим образом.

1) Решена математически и реализована численно сопряжённая задача теплообмена с учётом следующих факторов: конечного значения коэффициента теплоотдатш, переменного по длине расхода воздуха (учёт ответвлений), переменной по времени температуры воздуха на входе (атмосферные, суточные и сезонные колебания температуры), поглощения и выделения тепла при испарении и конденсащш влаги, наличия геотермической ступени, а также двухслойности массива (крепь стволов), позволяющая адекватно и точно описывать процессы теплообмена рудничного воздуха с породным массивом в условиях больших перепадов температур в широких временных интервалах, от нескольких секунд до нескольких лет. Установлено, что расчёт непродолжительных теплообменных процессов, происходящих, как правило, в аварийных режимах проветривания, должен производиться в приближении малых времён, что эквивалентно решению задачи теплообмена в плоском слое. Построенная математическая модель даёт возможность рассчитывать сложные теплообменные и связанные с ними физические процессы, происходящие в рудниках и формирующие их микроклимат. Преимущество представленной в работе модели теплообмена вентиляционного воздуха с породным массивом заключается в том, что предметом вычислений является реальная, а не модельная, физическая характеристика - температура, погрешность вычисления которой можно оценить и сделать сколь угодно малой при численном расчёте.

быстропротекающих переходных процессов учтено, что потенциальная энергия давления идёт не только на преодоление аэродинамического сопротивления выработок, но и, частично, на изменение кинетической энергии движения воздуха. Установлено, что часть эта будет тем больше по сравнению с потерями энергии на трение, чем быстрее происходят изменения расходов. По результатам численных экспериментов сделан вывод, что инерционность воздуха, не учитываемая при моделировании стационарных и медленных нестационарных режимов проветривания, должна быть учтена при описании быстрых переходных процессов, происходящих, как правило, во время аварий.

3) Разработан алгоритм численного решения нестационарной задачи распространения тепла и примесей в атмосфере горных выработок на базе модели идеального вытеснения. Алгоритм реализован численно в программной среде «Аэросеть» в предположении несущественности медленных диффузионных процессов на фоне кондуктивного теплопереноса быстрым воздушным потоком. Интегрированный в методы расчёта нестационарного воздухораспределения алгоритм идеального вытеснения позволяет отслеживать направления движения и изменения концентрации вредных газов, дыма, пыли и тепла в сложных вентиляционных условиях при наличии большого количества источников тяги и тепловых депрессий.

4) Дано математическое описание изменений теплофизических характеристик рудничного воздуха с учётом его сжимаемости. Исследованы и проанализированы следующие термодинамические механизмы, влияющие на движение воздуха - нагрев воздуха в результате его гидростатического сжатия в стволах, совершение работы силами давления при сжатии-расширении воздуха, а также зависимость сопротивления выработок движению воздуха от его объёмного расхода. Показано, что влияние данных механизмов на проветривание следует учитывать, в частности, в случае отключения ГВУ. Изучена динамика тепловых депрессий во время пожаров и их влияние на двюкение воздуха в горных выработках с учётом расслоения конвективных потоков по сечению горных выработок. На основе решения задачи сопряжённого теплообмена между вентиляционным воздухом и породным массивом и разработанного алгоритма численного решения нестационарной задачи распространен™ газовых примесей по выработкам смоделированы изменения тепло-, газо-, воздушной ситуации на руднике после возникновения пожара. Полученные математические зависимости позволяют рассчитывать изменения вели'шн и направлений движения воздушных потоков, их температур и задымлённости в процессе пожара.

5) Определено на основании анализа экспериментальных данных и результатов численных экспериментов, что пренебрежение потерей депрессш1 на сопряжениях приводит к ошибкам, существенно превышающим погрешности измерений при проведении ВДС в следующих ситуациях: сопряжения стволов с горизонтами, калориферными и вентиляционными

каналами; участки вентиляционных сетей с большой плотностью узлов и рудники с выработками больших сечений. В соответствии с законом сохранения импульса в местах слияния-разделения воздушных потоков разработан универсальный подход к моделированию узловых сопротивлений. Полученные формулы обеспечивают количественный учёт влияния сопротивлений сопряжений произвольной размерности на воздухораспределение в вентиляционной сети в единообразной форме и интегрируются в метод контурных расходов после внесения соответствующих изменений в исходные формулы метода. Произведена проверка зависимостей для расчёта потерь депрессии на сопряжениях горных выработок путём сравнения с результатами численного моделирования воздухораспределения в программной среде БоНёХУогкз.

6) Установлено, что во время отключения ГВУ или её работе с малой производительностью (в реверсивном режиме) ощутимое влияние на движение воздуха по вентиляционным стволам и через рудник в целом начинает оказывать конвективная сила, вызванная разностью плотностей воздуха различной температуры. В одних условиях конвекция эта приводит к возникновению устойчивой естественной тяги, проветривающий рудник, в других - к движению воздуха только внутри вентиляционных и воздухоподающих стволов. На основании проведённых исследований определены условия и критерии реализации того или иного режима конвективного движения воздуха в вентиляционных стволах после отключения или реверсирования ГВУ. Определены факторы, влияющие на возникновение и устойчивость этих режимов, к которым, прежде всего, следует отнести геометрию сопряжений стволов с горизонтами и начальные условия, определяющие специфику переходных процессов движения воздуха сразу после отключения или реверсирования ГВУ.

7) На примере вентиляционной сети калийного рудника БКПРУ-4 ОАО «Уралкалий» определены варианты наиболее безопасных путей вывода людей из рудника по результатам численного моделирования развития различных пожаров. При этом установлено, что в зависимости от конкретных условий, а именно, места и интенсивности пожара, а также прошедшего с начала его возникновения времени, эти пути оказываются различными.

8) На основе комплексного компьютерного моделирования разработаны методы управления аэротеплогазодинамическими процессами в руднике с помощью устройств отрицательного и положительного регулирования воздухораспределения.

Все представленные в диссертационной работе модели аэрологических и теплофизических процессов реализованы численно в программно-вычислительном комплексе «АэроСеть» и интегрированы в программно-интерфейсный модуль «План ликвидации аварий», предназначенный для практического использования разработанных моделей вентиляционных

процессов применительно к прогнозу, профилактике и борьбе с рудничными авариями.

Список основных работ, опубликованных автором по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1) Математическое моделирование работы эжекторных установок при проветривании подземных выработок / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Известия ВУЗов / Горный журнал, №2. - 2004. - С. 39-44;

2) Моделирование нестационарных процессов распространения газовых примесей по выработкам рудника в условиях рециркуляционного проветривания / Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №1. - 2006. - С 95-101;

3) О температуре крепи вентиляционных стволов при реверсировании главных вентиляторных установок / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Безопасность труда в промышленности, №10. - 2006. - С. 12-14;

4) Особенности моделирования процесса эжектирования воздуха на базе законов сохранения энергии и количества движения выработок / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Известия ВУЗов / Горный журнал, №2. - 2006. - С. 6872;

5) Математическое моделирование процессов теплообмена рудничного воздуха с горным массивом при пожаре / Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №3. - 2006. - С. 94-102;

6) Проветривание калийных рудников с частичным повторным использованием воздуха / Казаков Б.П., Исаевич А.Г., Шалимов A.B. // Известия ВУЗов / Горный журнал, №4. - 2007. - С. 47-52;

7) Моделирование процессов нестационарного теплообмена между рудничным воздухом и массивом горных пород / Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №5. -2007. - С. 77-85;

8) К моделированию сложных аэрогазотермодинамических процессов в атмосфере рудников / Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №6. -2008.-С. 105-111;

9) Совершенствование ресурсосберегающих систем вентиляции рудников Верхнекамского месторождения калийных солей / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Круглов Ю.В., JleBini Л.Ю., Исаевич А.Г., Стукалов В.А. // Горный журнал, №10. - 2008. - С. 81-83;

10) Моделирование аэродинамических сопряжений горных выработок / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Стукалов В.А. // Горный журнал, №12. - 2009. -С. 56-58;

11) Моделирование нестационарных процессов движения воздуха и переноса тепла и примесей по выработкам рудничных вентиляционных сетей в программном комплексе АэроСеть / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Гришин Е.Л. // Известия ТулГУ, №2. - 2010. - С. 64-68;

12) Моделирование переходных процессов нестационарного воздухораспределения в руднике в аварийных режимах / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Киряков A.C. // Известия ТулГУ, №2. - 2010. - С. 83-88;

13) Проветривание выработок большого сечения с помощью вентиляторных установок, работающих без перемычки / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Лев™ Л.Ю. // Известия ТулГУ, №2. - 2010. - С. 89-97;

14) Адаптация метода узловых давлений к расчётам воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях / Шалимов A.B. // Известия ТулГУ, №1. - 2011. - С. 95-101;

15) Учет инерционных сил движения воздуха при расчетах нестационарного воздухораспределения в вентиляционной сети / Шалимов A.B., Зайцев A.B., Гришин Е.Л. // Горный информационно-аналитический бюллетень, №4. - 2011. - С. 218-222;

16) Теплообмен вентиляционного воздуха с крепью воздухоподаюшего ствола и породным массивом / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Гришин Е.Л. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №5. -2011.-С. 92-100;

17) Моделировшше теплофизических процессов в горных выработках и их влияние на воздухораспределение / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Гришин Е.Л. // Горный журнал, №7. - 2011. - С. 97-100;

18) Численное моделирование газовоздушных потоков в экстремальных ситуациях и аварийных режимов проветривания рудников и шахт / Шалимов A.B. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, №6. -2011. - С. 84-92;

19) Разработка энергосберегающей системы автоматического управления проветриванием рудников / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Известия ВУЗов / Горный журнал, №3. - 2012. - С. 57-63;

20) Влияние закладочных работ на формирование теплового режима в горных выработках в условиях рудников ОАО «Норильский никель» / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Зайцев A.B. / Геология. Нефтегазовое и горное дело // Вестник ПНИПУ, №2, Пермь. - 2012. - С. 110-114;

Патенты

21) Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «АэроСеть». Роспатент, № 2006612154 / Исаевич А. Г.; Казаков Б.П., Круглов Ю. В., Левин Л. Ю., Шалимов A.B.;

22) Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «План ликвидации аварий». Роспатент, № 2011616768 / Гришин Е.Л., Казаков Б.П., Кашников A.B., Киряков A.C., Круглов Ю.В., Левин Л.Ю., Шалимов A.B.;

Публикации в других изданиях

23) К устойчивости плоскопараллельных адвективных течений бинарной смеси / Гершуни Г.З., Мызников В.М., Шалимов A.B. // Вестник Пермского университета, серия физика, вып.2. - Пермь, 1994. - С. 219-224;

24) Plane-parallel advective binary mixture flow stability in a horizontal layer / Gershuni G.Z., Myznikov V.M., Shalimov A.V. // International Journal Heat Mass Transfer, Vol.37, No. 15. - 1994. - P. 2327-2342;

25) Устойчивость плоскопараллельных адвективных течений жидких и газовых смесей / Гершуни Г.З., Мызников В.М., Шалимов A.B. // Информационный бюллетень РФФИ, Т.4, № 1. - 1996. - С. 195;

26) Использование нетрадиционных энергоресурсов для нормализации микроклимата калийных рудников / Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах промышленных агломераций / Материалы международного симпозиума SRM-95 РАН, Екатеринбург. - 1997. - С. 218-226;

27) Использование нетрадиционных источников энергии при регулировании микроклимата подземных рудников / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Проблемы геотехнолопш и недроведения / Тезисы докладов международной конференции. - ИГД УрО РАН, Екатеринбург, 1998. - Т. 3. - С. 105-110;

28) Исследование процессов миграции конденсационных рассолов в выработках рудников /Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Горные науки на рубеже XXI века / Материалы Международной конференщш 1997 г., Екатеринбург. -

1998. - С. 207-213;

29) Технологические схемы и теоретические основы обработки вентиляционного воздуха в тепломассообменных модулях / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Сборник научных докладов конференщш «научно-педагогическое наследие профессора И.И. Медведева», Санкт-Петербург. -

1999.-С. 174-179;

30) Динамика воздушных потоков вентиляционного воздуха в верхней части ствола / Шалимов A.B. // Проблемы безопасности и совершенствование горных работ // Тезисы докладов международной конференщш, Пермь, 1999. -С. 241-243;

31) The connected task of non-stationary heat exchange between mine air and mining massif /Kazakov B.P., Shalimov A.V. //Proceedings of the 7th International Mine Ventilation Congress (Poland). - 2001. - P. 63-68;

32) Ресурсосберегающие системы подготовки рудничного воздуха на основе математической модели нестационарного теплообмена / Казаков Б.П., Шалимов AB. // Моделирование стратепш и процессов освоения георесурсов: тез. докл. Междунар. конф. / ГИ УрО РАН [и др.]. - Пермь, 2001. - С. 19-21 ;

33) Методика расчета вентиляционной сети при установке в произвольной ветви дополнительного источника тяги / Казаков Б.П., Шалимов А.В // Материалы международной конференщш и научной сессии ГИ УрО РАН «Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов», Пермь. - 2003. -С. 193-196;

34) Компьютерное моделирование воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях при наличии в них эжекторных источников тяги / Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых // Сборник докладов научно-технической конференции, посвящённой 75-летию профессора И.И. Медведева, Kyrnyp.-2004.-С. 16-17;

35) Оценка эффективности использования эжекгорной установки для организации рециркуляционного проветривания / Шалимов A.B., Куклин A.A. // Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых // Сборник докладов научно-технической конференции, посвящённой 75-летию профессора И.И. Медведева, Кушур. - 2004. - С. 18-21;

36) Использовшше отрицательного регулирования в централизованной системе автоматического управления проветриванием рудника / Шалимов A.B. // Материалы репюнаыюй научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала», ПТУ, Пермь. - 2005. - С. 342-344;

37) Использование программно- вычислительного комплекса «АэроСеть» для моделирования воздухораспределения в вентиляционных сетях шахт и рудников / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Круглов Ю.В. // Уральский горнопромышленный форум «Горное дело. Оборудование. Технологии»: Тез. докл. науч.-техн. конф., Екатеринбург, 2006. - С. 26-28;

38) Разработка системы автоматического управления проветриванием рудника с использованием алгоритма оптимизации воздухораспределения / Казаков Б.П., Шалимов A.B., Круглов Ю.В. // Сборник научных докладов конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», Новосибирск. - 2006. - С. 52-57;

39) Разработка математической модели теплофгоических процессов сопряженного тепломассообмена между рудничным воздухом и гигроскопическим горным массивом для вентиляционных сетей сложной топологии / Краснонггейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. // Региональный конкурс РФФИ-Урал. « Результаты научных исследовшпш полученных за 2007 год». Сборник статей Пермь-Екатеринбург. - 2008. - С. 173-176;

40) Моделирование переходных процессов нестационарного воздухораспределения в руднике в аварийных режимах / Шалимов A.B. // Стратегия и процессы освоения георесурсов. -2010. -С. 186-189.

Сдано в печать « 2Z»2012

Формат 60x84/16. Тираж «jjy> экз.

г.

)> экз.

Отпечатано сектором НТИ ФГБУН Горный институт УрО РАН 614007, г. Пермь, ул. Сибирская, 78а

Содержание диссертации, доктора технических наук, Шалимов, Андрей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Обзор аварийных ситуаций, связанных с нарушением проветривания горных выработок.

1.2. Моделирование теплообменных процессов в шахтах и рудниках.

1.3. Моделирование процессов распространения и накопления вредных примесей в горных выработках.

1.4. Особенности процессов переноса тепла и дыма при движении воздуха по горным выработкам во время экзогенных подземных пожаров.

1.4.1. Распространение продуктов горения по выработкам рудника.

1.4.2. Обзор моделей теплообмена при пожарах в рудничных вентиляционных сетях.

1.5. Цели и задачи исследований.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЁТА СТАЦИОНАРНОГО ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В РУДНИЧНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЯХ, УЧИТЫВАЮЩИХ ФАКТОРЫ, ХАРАКТЕРНЫЕ АВАРИЙНЫМ РЕЖИМАМ ПРОВЕТРИВАНИЯ.

2.1. Методы расчёта воз духораспре деления в рудничных вентиляционных сетях и их применение для моделирования процессов проветривания в аварийных режимах.

2.2. Исследование аэродинамических факторов, определяющих падение депрессии в выработках и на их сопряжениях.

2.3. Моделирование процессов рециркуляционного проветривания с использованием вспомогательных источников тяги.

2.3.1. Повышение эффективности проветривания удалённых участков с помощью маломощных вентиляторов местного проветривания, установленных в перемычке.

2.3.2. Разработка методики расчёта производительности эжекторных установок и оценки эффективности их использования для улучшения проветривания рабочих зон.

2.3.3. Разработка и внедрение систем вентиляции с использованием эжекторных установок в сетях калийных рудников.

2.4. Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ПО ГОРНЫМ ВЫРАБОТКАМ РУДНИКОВ.

3.1. Разработка теоретических основ распространения газовых примесей и пыли по горным выработкам рудников.

3.1.1. Моделирование процессов переноса газов на базе модели идеального вытеснения.

3.1.2. Исследование газовой обстановки в рабочей зоне при использовании части исходящей струи для её проветривания.

3.1.3. Влияние рециркуляционных систем проветривания на интенсивность проветривания рабочих зон.

3.2. Моделирование процессов переноса и оседания пыли.

3.2.1. Исследование процессов пылеподавления в транспортных выработках.

3.2.2. Обеспыливание вентиляционного воздуха увлажнением.

3.3. Исследование процессов распространения вредных примесей при беструбном проветривании тупиковых выработок.

3.4. Выводы.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПОД ВЛИЯНИЕМ ТЕПЛОВЫХ ДЕПРЕССИЙ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ДВИЖЕНИЕ

ВОЗДУХА ПО ГОРНЫМ ВЫРАБОТКАМ.

4.1. Моделирование термодинамических механизмов, формирующих рудничные тепловые депрессии.

4.2. Исследование особенностей протекания процессов теплообмена между воздухом и горными породами до- и во время рудничных аварий.

4.2.1. Разработка физико-математической модели процесса теплообмена рудничного воздуха с породным массивом в горизонтальных выработках.

4.2.2. Теплообменные процессы в стволах и наклонных выработках.

4.2.3. Особенности математического моделирования быстро протекающих теплообменных процессов.

4.2.4. Теплообмен вентиляционного воздуха с крепью воздухоподающего ствола в двухслойном приближении.

4.2.5. Конвективное расслоение воздушных потоков по сечению горных выработок при наличии интенсивных источников тепла.

4.3. Моделирование динамики горения конвейерной ленты.

4.4. Исследование влияния инерционности воздушных потоков на динамику переходных процессов.

4.5. Использование разработанных методов моделирования теплообменных процессов при проектировании систем кондиционирования воздуха для нефтяных шахт Ярегского месторождения.

4.6. Выводы.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОВЕТРИВАНИЯ РУДНИКОВ ЕСТЕСТВЕННОЙ ТЯГОЙ ПРИ АВАРИЙНОМ ОТКЛЮЧЕНИИ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКИ.

5.1. Исследование интенсивности проветривания горных выработок естественной тягой при аварийном отключении ГВУ.

5.2. Устойчивость проветривания рудничных вентиляционных сетей за счёт естественной тяги.

5.3. Влияние отработанных пространств на движение воздушных потоков при отключении ГВУ.

5.4. Экспериментальные исследования вентиляционных процессов в калийных рудниках после аварийных отключений главной вентиляционной установки.

5.4.1. Динамика естественной тяги на примере вентиляционных сетей калийных рудников.

5.4.2. Определение величины естественной тяги по результатам воздушно-депрессионной съёмки стволов.

5.4.3. Исследования естественной тяги на рудниках с обособленным проветриванием горизонтов.

5.5. Анализ результатов проведённых исследований естественной тяги в рудниках после отключения ГВУ.

5.6. Выводы.

6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ РАЗВИТИЯ АВАРИЙНЫХ НАРУШЕНИЙ ПРОВЕТРИВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК,

ПРОФИЛАКТИКА И БОРЬБА С ИХ ПОСЛЕДСТВИЯМИ.

6.1. Прогнозирование процессов развития рудничных аварий.

6.1.1. Разработка возможных вариантов развития аварийных ситуаций при возгорании конвейерной ленты.

6.1.2. Прогноз развития пожара в воздухоподающем стволе.

6.1.3. Прогнозирование динамики воздушных потоков при возгорании в вентиляционном стволе.

6.1.4. Анализ возможных последствий аварийного нарушения систем рециркуляционного проветривания рабочих зон.

6.1.5. Исследование процессов охлаждения крепи вентиляционного ствола при реверсировании ГВУ в холодный период года.

6.2. Профилактика аварийных ситуаций на основе прогнозирования их развития при проектировании и эксплуатации рудников.

6.3. Борьба с последствиями аварийных нарушений проветривания рудников.

6.4. Разработка плана ликвидации аварий в электронном виде.

6.4.1. Исследование планов ликвидации аварий и способов их составления с учетом особенностей различных рудников и вентиляционных сетей.

6.4.2. Функциональные требования к электронному комплексу «План ликвидации аварий».

6.4.3. Интеграция модулей «План ликвидации аварий» и «Аэросеть» в информационно-аналитической системе.

6.4.4. Внедрение системы в опытно-промышленную эксплуатацию.

6.4.5. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников"

Актуальность работы

Практически все работающие сегодня шахты и рудники построены в годы советского периода и рассчитаны на технические нормативы того времени. В 80-е годы прошлого века, например, выдающимся результатом считалась добыча 1000 тонн угля в сутки или 500 тысяч тонн в год. Сегодня новая техника позволяет добывать до 3-5 млн. тонн угля в год, при этом нагрузки на шахты многократно возросли и превышают допустимые нормативы. Аналогичная ситуация имеет место не только в угольной промышленности, но и, практически, на всех горнодобывающих предприятиях. Многократно увеличившиеся в размерах выработанные подземные пространства являются источником повышенной опасности для работающих в них людей в случае возникновения нештатных ситуаций, в частности связанных с нарушением проветривания горных выработок. В целях обеспечения безопасности горных работ добыча полезных ископаемых в современных условиях сопровождается разработкой и внедрением новых технологических схем вентиляции с использованием дополнительных источников тяги и элементов регулирования воздухораспределения. В связи с участившимися в последнее время авариями, связанными с гибелью шахтёров, особое значение приобретают исследования направленные на разработку систем контроля за состоянием и управлением движения воздуха с целью не допущения скоплений в нём взрывоопасных и вредных газов. Исследования процессов движения воздуха, переноса тепла, дыма и газов непосредственно во время аварий также необходимы, поскольку позволяют делать выводы относительно наиболее безопасных путей выхода людей на поверхность и способов скорейшей ликвидации аварий и их последствий.

Решение научных проблем контроля, прогнозирования и управления микроклиматическими параметрами рудничной атмосферы в нашей стране связаны с именами Щербаня А.Н., Кремнёва O.A., Дядькина Ю.Д., Воропаева А.Ф., Ушакова К.З., Медведева И.И., Красноштейна А.Е. и других учёных, которые разработали общие основы рудничной аэрологии и теплофизики, являющиеся инструментом обеспечения безопасных условий ведения горных работ.

Исследования аэро- и теплогазодинамических процессов, протекающих в аварийных режимах проветривания, в частности во время пожаров, являются основой для разработки комплекса мероприятий, направленных как на предотвращение возникновения аварий, так и на управление аварийным проветриванием в реальном времени.

Целью работы является разработка и совершенствование теоретических основ прогнозирования, контроля и управления движением воздушных потоков, распространением тепла, газа и дыма по горным выработкам на базе комплексного математического моделирования нестационарных аэротеплогазодинамических процессов, которые позволят осуществлять детальное планирование мероприятий по профилактике и борьбе с рудничными авариями.

Задачи исследований:

• разработать методы прогнозирования процессов развития аварийных ситуаций на основе комплексного компьютерного моделирования аэротеплогазодинамических процессов с целью создания методических основ для разработки планов ликвидации аварий, а также профилактики и борьбы с последствиями аварий.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Моделирование рудничных пожаров, характеризующихся большим перепадом температур на границе воздуха и породного массива и быстрыми теплообменными процессами, осуществляется в сопряжённой постановке с помощью преобразований Лапласа в приближении малых времён с использованием асимптотических разложений цилиндрических функций в области больших аргументов.

2. Интенсивность и устойчивость проветривания рудников за счёт естественной тяги при аварийном отключения главной вентиляционной установки зависит от времени года, конфигурации рудничной вентиляционной сети, количества стволов и вентиляционных горизонтов, а также начальных условий проветривания и моделируется решением единой сетевой аэротеплогазодинамической задачи с использованием экспериментальных данных и теории устойчивости конвективных течений.

3. Прогнозирование аварийного воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях, характеризующихся большим эквивалентным отверстием и выработками больших сечений, осуществляется с помощью разработанных универсальных аналитических зависимостей для узловых потерь депрессии, адаптированных для решения сетевых вентиляционных задач.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается большим объёмом наблюдений, выполненных в натурных условиях, соответствием приведённых результатов данным, полученными другими авторами, а также удовлетворительной сходимостью с результатами тестового численного моделирования вентиляционных процессов в программной среде 8оПс1\¥огк5.

Научная новизна:

- методика численного прогноза начальной стадии развития экзогенного рудничного пожара, позволяющая определять направления движения, температуру и задымлённость воздушных потоков;

- математические зависимости для определения потерь депрессии на сопряжениях горных выработок, необходимые при проведении вентиляционных расчётов применительно к рудникам с большим эквивалентным отверстием;

Практическое значение и реализация результатов работы:

Полученные результаты реализованы и внедряются на горнодобывающих предприятиях России и Белоруссии. Разработаны разделы технологического регламента по организации проветривания рудников ОАО «Уралкалий», относящиеся к управлению воздухораспределением и контролю за рудничной атмосферой, а также инструкция по расчету количества воздуха, необходимого для проветривания калийных рудников Старобинского месторождения калийных солей. Разработаны рекомендации и технические решения по борьбе с пылью и внешними утечками воздуха для условий Краснослободского рудника ОАО Беларуськалий». Проведено моделирование воздухораспределения и теплового режима с учетом развития горных работ и введения в эксплуатацию новых стволов на шахтах «Верхняя» и «Глубокая» рудника «Скалистый» «Талнахского» рудоуправления ОАО «Норильский никель», на основании которого предложены технические мероприятия по улучшению качества проветривания рабочих зон. Разработаны технические и технологические мероприятия по приведению температуры воздуха в горных выработках нефтяных шахт Нефтешахтного управления «Яреганефть» ООО «ПечорНИПИнефть» до значений, предусмотренных правилами безопасности.

Апробация работы

Отдельные разделы и материалы диссертационной работы докладывались на ХХУП-ой научно-технической конференции (Пермь, 1991); международном симпозиуме 8ЯМ-95 РАН «Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах промышленных агломераций» (Екатеринбург, 1997); на международной конференции «Горные науки на рубеже XXI века» (Пермь, 1997); на международной конференции «Проблемы геотехнологии и недроведения» (ИГД УрО РАН, Екатеринбург, 1998); на конференции «Научно-педагогическое наследие профессора Медведева И.И.» (Санкт-Петербург, 1999); на международной конференции «Проблемы безопасности и совершенствование горных работ» (Пермь, 1999); на 7-ом международном конгрессе по рудничной вентиляции (Польша, 2001); на 5-ой международной научной конференции «Здоровье семьи - XXI век» (Пермь, 2001); на международной конференции «Моделирование стратегии и процессов освоения георесурсов» (Пермь, 2003); на научно-технической конференции «Проблемы рудничной аэрологии и безопасной разработки месторождений полезных ископаемых» (Кунгур, 2004); на научно-практической конференции «Геология и полезные ископаемые Западного Урала» (Пермь, 2005); на научно-технической конференции «Уральский горнопромышленный форум «Горное дело. Оборудование. Технологии» (Екатеринбург, 2006); на конференциях «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск, 2006, 2007), на научных сессиях Горного института УрО РАН (Пермь, 1999-2011). Основные положения диссертации докладывались на научной сессии Горного института УрО РАН.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Шалимов, Андрей Владимирович

Результаты работы внедрены и внедряются на рудниках ОАО

Уралкалий» и ОАО «Беларуськалий».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на базе многолетних исследований сложных аэрологических процессов, протекающих в рудничных вентиляционных сетях в различных условиях, разработаны теоретические основы моделирования аварийных ситуаций, связанных с нарушением нормального проветривания рудников. В результате использования парадигмального подхода к построению взаимосвязанной иерархической структуры физико-математических моделей, реализованных численно в программно-вычислительном комплексе «АэроСеть», достигнута основная цель работы -разработаны новые и усовершенствованы существующие основы прогнозирования, контроля и управления движением воздушных потоков, распространением тепла, газа и дыма по горным выработкам на базе комплексного математического моделирования нестационарных аэротеплогазодинамических процессов, протекающих в рудничных вентиляционных сетях во время аварий. С помощью разработанных физико-математических моделей и численных алгоритмов расчёта нестационарных аэротеплогазодинамических процессов, протекающих во время рудничных аварий, решены все задачи поставленные в первой главе.

1) Решена математически и реализована численно сопряжённая задача теплообмена с учётом следующих факторов: конечного значения коэффициента теплоотдачи, переменного по длине расхода воздуха (учёт ответвлений), переменной по времени температуры воздуха на входе (атмосферные, суточные и сезонные колебания температуры), поглощения и выделения тепла при испарении и конденсации влаги, наличия геотермической ступени, а также двухслойности массива (крепь стволов), позволяющая адекватно и точно описывать процессы теплообмена рудничного воздуха с породным массивом в условиях больших перепадов температур в широких временных интервалах, от нескольких секунд до нескольких лет. Установлено, что расчёт непродолжительных теплообменных процессов, происходящих, как правило, в аварийных режимах проветривания, должен производиться в приближении малых времён, что эквивалентно решению задачи теплообмена в плоском слое. Построенная математическая модель даёт возможность рассчитывать сложные теплообменные и связанные с ними физические процессы, происходящие в рудниках и формирующих их микроклимат. Преимущество представленной в работе модели теплообмена вентиляционного воздуха с породным массивом заключается в том, что предметом вычислений является реальная, а не модельная, физическая характеристика - температура, погрешность вычисления которой можно оценить и сделать сколь угодно малой при численном расчёте.

2) Разработан алгоритм расчёта нестационарных процессов движения воздуха по горным выработкам в условиях меняющихся тепловых депрессий и напоров источников тяги, в основу которого положен современный быстро сходящийся численный метод расчёта стационарного воздухораспределения в вентиляционных сетях - метод контурных расходов. Определены условия применимости квазистационарного приближения этого метода для вычисления переменных расходов воздуха. В постановке задачи расчёта быстропротекающих переходных процессов учтено, что потенциальная энергия давления идёт не только на преодоление аэродинамического сопротивления выработок, но и, частично, на изменение кинетической энергии движения воздуха. Установлено, что часть эта будет тем больше по сравнению с потерями энергии на трение, чем быстрее происходят изменения расходов. По результатам численных экспериментов сделан вывод, что инерционность воздуха, не учитываемая при моделировании стационарных и медленных нестационарных режимов проветривания, должна быть учтена при описании быстрых переходных процессов, происходящих, как правило, во время аварий.

3) Разработан алгоритм численного решения нестационарной задачи распространения тепла и примесей в атмосфере горных выработок на базе модели идеального вытеснения. Алгоритм реализован численно в программной среде «Аэросеть» в предположении несущественности медленных диффузионных процессов на фоне его кондуктивного переноса быстрым воздушным потоком. Интегрированный в методы расчёта нестационарного воздухораспределения алгоритм идеального вытеснения позволяет отслеживать направления движения и изменения концентрации вредных газов, дыма, пыли и тепла в сложных вентиляционных условиях при наличии большого количества источников тяги и тепловых депрессий.

4) Дано математическое описание изменений теплофизических характеристик рудничного воздуха с учётом его сжимаемости. Исследованы и проанализированы следующие термодинамические механизмы, влияющие на движение воздуха - нагрев воздуха в результате его гидростатического сжатия в стволах, совершение работы силами давления при сжатии-расширении воздуха, а также зависимость сопротивления выработок движению воздуха от его объёмного расхода. Показано, что влияние данных механизмов на проветривание следует учитывать, в частности, в случае отключения ГВУ. Изучена динамика тепловых депрессий во время пожаров и их влияние на движение воздуха в горных выработках с учётом расслоения конвективных потоков по сечению горных выработок. На основе решения задачи сопряжённого теплообмена между вентиляционным воздухом и породным массивом и разработанного алгоритма численного решения нестационарной задачи распространения газовых примесей по выработкам смоделированы изменения тепло-, газо-, воздушной ситуации на руднике после возникновения пожара. Полученные математические зависимости позволяют рассчитывать изменения величин и направлений движения воздушных потоков, их температур и задымлённостей в процессе пожара.

5) Определено на основании анализа экспериментальных данных и результатов численных экспериментов, что в следующих условиях пренебрежение потерей депрессии на сопряжениях приводит к ошибкам, существенно превышающих погрешности измерений при проведении ВДС: сопряжения стволов с горизонтами, калориферными и вентиляционными каналами; участки вентиляционных сетей с большой плотностью узлов и рудники с выработками больших сечений. В соответствии с законом сохранения импульса в местах слияния-разделения воздушных потоков разработан универсальный подход к моделированию узловых сопротивлений. Полученные формулы обеспечивают количественный учёт влияния сопротивлений сопряжений произвольной размерности на воздухораспределение в вентиляционной сети в единообразной форме и интегрируются в метод контурных расходов после внесения соответствующих изменений в исходные формулы метода. Произведена проверка зависимостей для расчёта потерь депрессии на сопряжениях горных выработок путём сравнения с результатами численного моделирования воздухораспределения в программной среде ЭоНсП^огкз.

7) На примере вентиляционной сети калийного рудника БКПРУ-4 ОАО «Уралкалий» определены варианты наиболее безопасных путей вывода людей из рудника по результатам численного моделирования развития различных пожаров. При этом установлено, что в зависимости от конкретных условий, а именно, места и интенсивности пожара, а также прошедшего времени с начала его возникновения, эти пути оказываются различными.

Все представленные в диссертационной работе физико-математические модели и методы расчёта вентиляционных процессов интегрированы и реализованы численно в программном комплексе «АэроСеть», являющимся вычислительным ядром «Электронного плана ликвидации аварий», позволяющим работать непосредственно с каждой позицией плана ликвидации аварий, осуществляя расчётным путём их прогнозирование, планирование способов профилактики и борьбы с последствиями.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Шалимов, Андрей Владимирович, Пермь

1. Абрамов Ф.А., Фельдман Л.П., Святный В. А. Моделирование динамических процессов рудничной аэрологии. Киев: Наукова думка, 1981.-284 С.;

2. Аверин Г.В. Приближенное решение задачи теплопереноса и диффузии пассивной примеси при турбулентном движении воздуха в горных выработках. ФТПРПИ, 1992, № 1, С. 89-97;

3. Аверин Г.В., Черниченко В.К., Яковенко А.К. Математическое моделирование тепломассообмена в лавах глубоких шахт. -Промышленная теплотехника, 1987, т. 9, № 4, С. 66-69;

4. Аверин Г.В., Яковенко А.К. Об определении коэффициентов турбулентной диффузии и теплопроводности в горных выработках. -ФТПРПИ, 1990, № 5, С. 90-92;

5. Андреев Е.И. Расчёт тепло- и массообмена в контактных аппаратах. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 192 С.;

6. Андрияшев М. М. Техника расчета водопроводной сети. М.: Советское законодательство. 1932;

7. Арене В.Ж., Дмитриев А.П., Дядькин Ю.Д. и др. Теплофизические аспекты освоения ресурсов недр. Л.: Недра, 1988. - 336 С.;

8. Баев Х.А. Основные дифференциальные уравнения процессов самовозгорания угля. В кн.: Вопросы безопасности в угольных шахтах. / Сб-к научн. трудов МакНИИ. - М.: Недра, 1969, С. 77-88;

9. Балтайтис В.Я., Маркович Ю.М. Определение тепловых параметров средств локализации подземного пожара. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 59. - Киев: Технша, 1981, С.55-62;

10. Балтайтис В.Я., Клещунов П.П., Гринь Г.В. Определение времени остывания горного массива после нагревания его подземным пожаром. -Известия ВУЗов. Горный журнал, 1970, № 2, С. 56-59;

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

12. Бобров А.И., Аверин Г.В. Теоретические основы переноса импульса, тепла и примеси в горных выработках. Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1994. - 270 С.;

13. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция Часть II. - М.: Стройиздат. - 1976, С. 512;

14. Богоявленский В.А. Особенности теплообмена в очистном забое и их учет при тепловых расчетах. В кн.: Труды Семинара по горной теплотехнике. Вып. 3. - Киев: Изд-во АН УССР, 1961. - С. 61-65;

15. Божко B.JL, Греков С.П., Осипов С.Н. Описание процесса выноса метана из тупиковой выработки после ведения взрывных работ. В кн.: Вопросы безопасности в угольных шахтах / Труды МакНИИ, том XVTII. -М.: Недра, 1968. - С. 30-52;

16. Болбат И.Е., Сергеев B.C., Зинченко И.Н., Жирный Ю.А. Метод оценки газовой обстановки изолированного пожарного участка. В кн.: Совершенствование средств и методов ведения горноспасательных работ / Сб-к научн. трудов. - Донецк: ВНИИГД, 1985, С. 26-31;

17. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов. М.: Недра, 1980.- 360 С.;

18. Брайчева H.A., Добрянский Ю.П., Щербань А.Н. К постановке задач о тепловом режиме теплоносителя, движущегося в горной выработке.- Промышленная теплотехника, 1986, т. 8, № 1, С. 19-22;

19. Брайчева H.A., Черняк В.П., Щербань А.Н. Методы расчета температуры вентиляционного воздуха подземных сооружений. Киев: Наукова думка, 1981. - 184 С.;

20. Будак Б.М., Самарский A.A., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. Изд-е 2-е, исправл. - М.: Наука, 1972. - 688 С.;

21. Булгаков В.К., Кодолов В.И., Липанов A.M. Моделирование горения полимерных материалов / М.: Химия, 1990;

22. Бурцев А.Н., Постольник Ю.С. Аналитическое исследование теплообмена между бесконечным массивом и цилиндрической полостью с нестационарной температурой среды. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1978, № 9, С. 63-67;

23. Бурцев С.И., Цветков Ю.Н. Влажный воздух. Состав и свойства. -Санкт-Петербург, 1998. С. 146;

24. Величко А.Е. Уточнение и упрощение зависимостей теплового расчёта рудничного воздуха. В кн.: Охлаждение воздуха в угольных шахтах, вып. 1. / Сб-к научн. трудов МакНИИ. - М.: Недра, 1969, С. 55-63;

25. Величко А.Е., Дубина П.П., Близнюк В.Г. Анализ методов теплового расчёта горных выработок. Промышленная теплотехника, 1984, т.6, № 1, С. 22-30;

26. Величко А.Е. Тепловой расчёт тупиковых выработок. В кн. : Разработка месторождений полезных ископаемых. / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 49. - Киев: Техшка, 1978, С. 40-44;

27. Вентиляция и отопление цехов судостроительных заводов. Л., 1978. -С. 240.

28. Верховский Е.И. Исследование характера газопроявлений при выбросах угля и газа и определение исходных данных для быстродействующей газовой защиты. Автореф. к.т.н. - Кемерово: ВостНИИ, 1978. - 17 С.;

29. Веселовский B.C., Алексеева Н.Д., Виноградова Л.П. и др. Самовозгорание промышленных материалов. -М.: Наука, 1964. 321 С.;

30. Волощук С.Н., Андреев Г.Г., Мельниченко В.М. Кондиционирование воздуха на глубоком руднике. М.: Недра, 1975. - 152 С.;

31. Воронин В.Н. Основы рудничной аэро-газодинамики. M.-JI.: Углетехиздат, 1951.-491 С.;

32. Воропаев А.Ф. Теория теплообмена рудничного воздуха и горных пород в глубоких шахтах. М.: Недра, 1966. - 219 С.;

33. Воропаев А.Ф., Лукьянов Ю.П., Криворучко A.M. Исследование тепловыделений от окислительных процессов в шахтах Донбасса. -В кн.: Труды Семинара по горной теплотехнике, вып. 4. Киев: Изд-во АН УССР, С. 53-56;

34. Воскобойников В.И. Исследование параметров вентиляционной струи, проходящей через очаг подземного пожара. В кн.: Труды Семинара по горной теплотехнике, вып. 4. - Киев: Изд-во АН УССР, 1962, С. 42-48;

35. Вялов С.С. Определение теплового поля вокруг подземных сооружений. Известия АН СССР, сер. географ, и геофизич., 1950, т. 14, № 6, С. 553557;

36. Вяльцев М.М., Репенко П.Е., Мартыненко И.И., Яреков И.Л. Закономерность распределения температуры вокруг воздухоподающих стволов шахт. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1982, №4, С. 33-36;

37. Гавриленко П.Ф. Исследование и разработка средств автоматического обнаружения открытых пожаров в шахте. Диссертация . к.т.н. -Донецк: ВНИИГД, 1973. - 176 С.;

38. Галицын A.C. Краевые задачи теплофизики подземных сооружений. -Киев: Наукова думка, 1983. 236 С.;

39. Гендлер С.Г. Способ определения коэффициента теплоотдачи в горных выработках. Промышленная теплотехника, 1986, т. 8, № 3, С. 44-47;

40. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий A.A. Устойчивость конвективных течений. М., Наука, 1989. - С. 320.

41. Глузберг Е.И. Теоретические основы прогноза и профилактики шахтных эндогенных пожаров. М.: Недра, 1986. - 161 С.;

42. Глузберг Е.И, Гращенков Н.Ф., Шалаев B.C. Комплексная профилактика газовой и пожарной опасности в угольных шахтах. -М.: Недра, 1988.- 181 С.;

43. Горноспасательное дело. Выпуск 4. / Сб-к научных трудов. Донецк: ВНИИГД, 1971.- 160 С.;

44. Горноспасательное дело. / Сб-к научн. трудов. Донецк: НПО "Респиратор", 1992. - 144 С.;

45. Горноспасательное дело. / Сб-к научн. трудов. Донецк: НПО "Респиратор", 1994. - 136 С.;

46. Греков С.П., Калюсский А.Е. Газодинамика инертных сред и разгазирование горных выработок при авариях. М.: Недра, 1975. - 120 С. 62;

47. Греков С.П., Калюсский А.Е. Перенос примеси внутри цилиндра при переменной во времени скорости потока и нестационарном газообмене со стенкой. ИФЖ, 1972, т. 23, № 5, С. 898-901;

48. Григорян С.С., Красс М.С., Гусева Е.В., Геворкян С.Г. Количественная теория геокриологического прогноза. М.: Изд-во МГУ, 1987. - 266 С;

49. Гриценко Т.Ю., Зимин Л.Б., Черняк В.П. К расчёту энтальпии влажного воздуха применительно к условиям горных выработок. -Промышленная теплотехника, 1983, № 5, С. 47-49;

50. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы, 1973,228 С.;

51. Дейли Дж, Харлеман Д. Механика жидкости. М.: Энергия, 1971. - 480 С.;

52. Дмитриев А.П., Гончаров С.А. Термодинамические процессы в горных породах / Изд-е 2-е, перераб. и дп. М.: Недра, 1990. - 360 С.;

53. Дмитрюк Н.Ф., Иванов Ю.И., Игнатенко А.П., Воронкова H.H. Эффективные способы и средства обнаружения эндогенных пожаров и борьба с ними. М.: ЦНИЭИуголь, 1981. - 46 С.;

54. Добрянский Ю.П., Черняк В.П. Взаимное влияние тепло- и массообмена при вентиляции горных выработок. Промышленная теплотехника, 1991, т. 13, № 3, С. 40-44;

55. Дуганов Г.В., Баратов Э.И. Тепловой режим рудников. М.: Госгортехиздат, 1963. - 144 С.;

56. Дядькин Ю.Д., Шувалов Ю.В., Тимофеевский JI.C. Горная теплофизика (Регулирование теплового режима шахт и рудников) -Л.: Изд-во ЛГИ, 1976.-96 С.;

57. Дядькин Ю.Д. Борьба с высокими температурами в глубоких шахтах и рудниках. -М.: Углетехиздат, 1957. 80 С.;

58. Дядькин Ю.Д. Методика теплового расчёта шахт и рудников в сложных условиях. ФТПРПИ, 1973, № 5, С. 92-100;

59. Дядькин Ю.Д. Основы горной теплофизики для шахт и рудников Севера. М.: Недра, 1968.-255 С.;

60. Дядькин Ю.Д., Шувалов Ю.В. Отчет о НИР № 17 х/д "Разработка единой методики тепловых расчетов шахт" / Заключительный этап. Л.: ЛГИ, 1976.-96 е.;

61. Дядькин Ю.Д., Шувалов Ю.В. Тепловые съёмки и тепловой расчёт шахт и рудников. Л.: Изд-во ЛГИ, 1977. - 88 С.;

62. Дядькин Ю.Д., Шувалов Ю.В., Гендлер С.Г. Тепловые процессы в горных выработках. Л.: Изд-во ЛГИ, 1978. - 104 С.;

63. Ельчанинов Е.А., Шор А.И., Розенбаум М.А. О связи между полями деформации и температур пород вокруг выработки при разработке месторождений в области многолетней мерзлоты. В кн.: Тепловой режим глубоких угольных шахт и металлических рудников / Материалы

64. Междунар. Симпозиума "Градиент-77". Киев: Наукова думка, 1977, С. 192-196;

65. Жуковец А.Н., Греков С.П., Чунту Г.Н. Расчёт изменения теплового поля в горных выработках за очагом пожара при закорачивании вентиляционных струй. ФТПРПИ, 1972, № 5, С. 125-128;

66. Журавленко В .Я., Шелиманов В. А., Козлов E.H., Мукоед Н.И. О методах вычисления параметров рудничного воздуха в лаве и их сравнении. Доклады АН УССР, сер. А., 1979, № 10, С. 859-862;

67. Захаров А.Б., Быкова З.С., Эйнер Ф.Ф. Применение средств вентиляции для борьбы с подземными пожарами на шахтах Кузбасса. В кн.: Горноспасательное дело. Выпуск 4 / Сб-к научных трудов. - Донецк: ВНИИГД, 1971, С. 61-67;

68. Зельдин Б.Б. Упрощенный расчёт температуры исходящей струи воздуха выемочных участков. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 77. -Киев: Техшка, 1987, С. 80-83;

69. Зимин Л.Б. Упрощенный метод теплового расчёта горных выработок. Промышленная теплотехника, 1985, т. 7, № 6, С. 93-95;

70. Зинченко И.Н. Распределение слоевых скоплений метана в горной выработке. В кн.: Разработка месторожд. полезных ископ. / Респ. межвед. сб-к, вып. 71. - Киев: Техшка, 1985, С. 35-41;

71. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Идельчик И.Е. М.: Машиностроение. - 1992, 672 С.;

72. Исаевич А. Г., Казаков Б. П., Круглов Ю. В., Левин Л. Ю., Шалимов A.B. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «АэроСеть». Роспатент, № 2006612154;

73. Исследование вентиляционной сети рудника РУ-4 РУП «ПО «Беларуськалий» с разработкой рекомендаций и технических решений,направленных на экономию тепловой и электрической энергии // Отчет о НИР, Пермь Солигорск, 2004-2005;

74. Исследование воздухораспределения и разработка рекомендаций по нормализации проветривания рудника 1-РУ с учетом ведения работ на 4-х горизонтах (3-х калийных и пласте каменной соли) // Отчет о НИР, Пермь Солигорск, 2001-2002;

75. Казаков Б.П. Ресурсосберегающие технологии управления климатическими параметрами рудников // Дисс. .д.т.н. Пермь, 2001;

76. Казаков Б.П., Шалимов A.B. Математическое моделирование работы эжекторных установок при проветривании подземных выработок / Горный журнал / Известия ВУЗов, №2. 2004. - С. 39-44;

77. Казаков Б.П., Шалимов A.B. О температуре крепи вентиляционных стволов при реверсировании главных вентиляторных установок / Безопасность труда в промышленности, № 10. 2006, С. 12-14;

78. Казаков Б.П., Шалимов A.B. Сравнительный анализ методов расчёта воздухораспределения в рудничных вентиляционных сетях / Горное эхо // Вестник горного института УрО РАН, №1, Пермь. 2009. - С. 67-69;

79. Казаков Б.П., Шалимов A.B., Гришин E.JI. Моделирование нестационарных процессов движения воздуха и переноса тепла и примесей по выработкам рудничных вентиляционных сетей в программном комплексе АэроСеть / Известия ТулГУ, №2. 2010. - С. 64-68.

80. Казаков Б.П., Шалимов A.B., Гришин E.JI. Теплообмен вентиляционного воздуха с крепью воздухоподающего ствола и породным массивом / ФТПРПИ, №5, 2011, С. 91-99

81. Казаков Б.П., Шалимов A.B., Стукалов В.А. Моделирование аэродинамических сопротивлений сопряжений горных выработок / Горный журнал, №12, 2009 , С. 56-58;

82. Каймаков A.A., Бурка A.JI. К определению параметров пожаровзрывобезопасности оболочек рудничного электрооборудования в условиях теплового воздействия мощных дуговых коротких замыканий. ФТПРПИ, 1980, № 2, С. 76-80;

83. Каймаков A.A., Торгашов B.C., Песок С.А. и др. Взрывобезопасность рудничного электрооборудования. М.: Недра, 1982. - 207 С.;

84. Калюсский А.Е., Греков С.П. Решение уравнения переноса примеси в цилиндрическом канале с учетом зависимости коэффициента диффузии от концентрации и газообмена со стенкой. ИФЖ, 1974, т. 27, №6, С. 1076-1080;

85. Калякин Г.В. Исследование аэродинамики вентиляционных струй при пожарах в системах наклонных выработок. Автореф. дис. . к.т.н. -М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1980. - 18 С.;

86. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. -М.: Наука, 1964. -488 С.;

87. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. Изд-е 2-е, доп. - М.: Высшая школа, 1985. - 480 С.;

88. Кашуба О.И., Лошкарев Л.В., Поддубный А.И. Газовый режим на участке при самообрушении больших масс угля. Уголь Украины, 1978, №6, С. 9-11;

89. Клейнер A.A. Разработка методов расчета слоевого загазования горных выработок и параметров инертизации при ликвидации горения метана. Автореф.к.т.н. - М.: ИПКОН АН СССР, 1984. - 19 С.;

90. Клейнер A.A. Математическая модель слоевого загазования горных выработок метаном. Депонир. рук. - М.: ЦНИЭИуголь, 1984, деп. № 3074.-34 С.;

91. Клейнер A.A., Откидач B.B. Об одной нестационарной сопряжённой задаче теплообмена в горной выработке при подземном пожаре. В кн.: Нелинейные краевые задачи теплопроводности / Сб-к научн. трудов. - Киев: Ин-т математики АН УССР, 1982, С. 19-25;

92. Клишкань А.Ф. Исследование метановыделения и разработка метода расчета проветривания подготовительных выработок шахт Донбасса при взрывном способе выемки угля. Дисс.к.т.н. - Макеевка-Донбасс: МакНИИ, 1968. - 130 С.;

93. ЮО.Коздоба JI.A. Вычислительная теплофизика. Киев: Наукова думка, 1992.-224 С.;

94. Козлюк А.И., Белявский B.JI. Исследование теплового процесса при трении ленты о заклинённый ролик конвейера. В кн.: Совершенствование средств и методов ведения горноспасательных работ / Сб-к научн. трудов. - Донецк: Изд-во ВНИИГД, 1985, С. 70-76;

95. Козлюк А.И., Каледин Н.В., Чунту Г.И., Альперович В.Я. Борьба с самовозгоранием угля на шахтах. Донецк: Донбасс, 1982. - 120 С.;

96. Колмаков В.А. Метановыделение и борьба с ним в шахтах. М.: Недра, 1981.-134 С.;

97. Комаров В.Б., Килькеев Ш.Х. Рудничная вентиляция.— М.: Недра, 1969. -400 С.;

98. Крамаров A.C., Величко А.Е., Кочерга П.Г. Методика по прогнозированию температурных условий в тупиковых горных выработках. Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1976. - 87 С.;

99. Ю8.Красноштейн А.Е. Научные основы процессов формирования и нормализации аэрозольного и газового состава атмосферы калийных рудников. Автореф. д.т.н. - JI.: ЛГИ, 1977. -47 С.;

100. Красноштейн А.Е., Алыменко Н.И., Минин В.В. Энергосберегающее проветривание рудников с малым аэродинамическим сопротивлением (на примере калийных рудников) // Горный вестник. 1995. - №4. -С. 55-59.

101. Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. Моделирование нестационарных процессов распространения газовых примесей по выработкам рудника в условиях рециркуляционного проветривания / ФТПРПИ, №1. 2006, С. 95-101;

102. Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. Математическое моделирование процессов теплообмена рудничного воздуха с массивом горных пород при пожаре / ФТПРПИ, №3. 2006, С. 94-102;

103. Красноштейн А.Е., Файнбург Г.З. Диффузионно-сетевые методы расчёта проветривания шахт и рудников. Екатеринбург, 1992. - 244 С.;

104. ПЗ.Красовицкий Б.А., Попов Ф.С. Температурный режим горных выработок. ИФЖ, 1976, т. 31, № 2, С. 339-346;

105. Красюк A.M., Лугин И.В. Исследование режимов работы вентиляции при возгорании поезда в тоннеле метрополитена / ФТПРПИ, №4, 2005, С. 84-93.;

106. Пб.Кремнев O.A. Нестационарная теплопроводность полых тел, ограниченных круговой цилиндрической поверхностью, при заданном законе ее теплообмена с охлаждающей или нагревающей средой. -Доклады АН СССР, 1952, т. 85, С. 1009-1012;

107. Кремнёв O.A. Теплообмен между вентиляционной струёй и горными массивами старых шахт и выработок / Кремнёв O.A. / Тр.ИТЭ АН УССР, №10. -1954;

108. Кремнев O.A., Журавленко В.Я. Тепло- и массообмен в горном массиве и подземных сооружениях. Киев: Наукова думка, 1980. - 384 С.;

109. Кремнев O.A., Журавленко В.Я. Тепло- и массообмен в горном массиве и подземных сооржуениях: Изд-е 2-е, доп. и исправл. Киев: Наукова думка, 1986.-344 С.;

110. Криворучко A.M. Метод прогнозирования влажности и температуры воздуха в выработках глубоких шахт при наличии нескольких протяженных и местных источников тепла и влаги. М.: ЦНИЭИуголь. - Деп. рук. № 1995 от 17.03.81.-45 С.;

111. Кузин В.А., Величко А.Е., Хохотва H.H. и др. Единая методика прогнозирования температурных условий в угольных шахтах. -Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1979. 196 С.;

112. Кузин В. А., Пучков Н.М. Методы прогнозирования теплового режима выработок со свежей и исходящей струями воздуха. В кн.: Физические процессы горного производства / Всесоюзн. межвуз. сб-к, вып. 11. - Л.: Изд-во ЛГИ, 1982, С. 112-119;

113. Кузин В.А., Хохотва H.H., Яковенко А.К. и др. Руководство по проведению тепловых съёмок в угольных шахтах. Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1982. - 68 С.;

114. Кузин В.А., Мартынов A.A., Яковенко А.К. и др. Экспресс-методика прогнозирования температуры воздуха в выработках глубоких шахт Донбасса. Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1985. - 59 С.;

115. Кузин В.А., Мартынов A.A., Пучков H.H. Тепловой режим выработок с исходящей струёй воздуха. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 62. -Киев: Техшка, 1982, С. 99-103;

116. Кухарев В.Н., Салли В.И. Определение коэффициента нестационарного теплообмена для очистных забоев. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1971, № 5, С. 75-77;

117. Лаевский Ю.М. О распространении фронта пламени в пористых инертных средах. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, Препринт № 299, 1981.-36 С.;

118. Лайгна К.Ю. Расчет конвективно-диффузионного переноса газообразных примесей в горных выработках сланцевых шахт ЭССР. -Таллин: Валгус, 1982. 156 С.;

119. Лайгна К.Ю., Блюм М.Ф., Виирлайд А.Х. Турбулентная диффузия в стратифицированных потоках подземных выработок. ФТПРПИ, 1988, № 1, С. 96-98;

120. Лайгна К.Ю., Поттер Э.А. О роли турбулентной диффузии и дисперсии при переносе газообразных примесей в шахтных вентиляционных струях и потоках. ФТПРПИ, 1988, № 2, С. 115-120;

121. Лайгна К.Ю., Поттер Э.А. Турбулентное струйное течение воздуха в сквозных выработках. ФТПРПИ, 1989, № 3, С. 91-101;

122. Лайгна К.Ю., Суллакатко O.A. Распространение примесей в горных выработках шахт и в атмосфере сланцевого бассейна ЭССР. -Таллин: Эстонский НИИ научно-техн. информ. и технико-экономич. исслед., 1984. 52 С.;

123. Левин В.И. Методы математической физики / М.: Учпедгиз, 1960;

124. Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров на угольных шахтах. -М.: Недра, 1977.-320 С.;

125. Литвинский Г.Г. Монолитная оболочка выработки из разгруженных и упрочненных пород. Шахтное строительство, 1981, № 12, С. 17-20;

126. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973. - 848 С.;

127. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. - 599е.;

128. Лыков A.B. Тепломассообмен / Справочник. М.: Энергия, 1972. - 560 С.;

129. Лыков A.B., Михайлов Ю.Л. Теория тепло- и массопереноса. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 536 С.;

130. Маевская В.М. Факторы, обусловливающие возникновение пожаров в шахтах. В кн.: Материалы Семинара по горной теплотехнике. Выпуск 5. - Киев: Изд-во Ин-та технич. информ., 1964, С. 163-167;

131. Маркович Ю.М. Определение опасного нагревания конвейерной ленты при проскальзывании на приводном барабане. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 56. - Киев: Техшка, 1980, С. 90-96;

132. Маркович Ю.М., Гринь Г.В. Определение температуры пожарных газов при их движении по горным выработкам. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 30. - Киев: Техшка, 1972, С. 108-110;

133. Мартынов A.A. Прогноз теплового режима выемочных участков крутых угольных пластов Донбасса и способы его нормализации.

134. Авто реф. дис. . к.т.н. Макеевка-Донбасс. Изд-во МакНИИ, 1988. - 18 С.;

135. Материалы Семинара по горной теплотехнике, вып. 5 / Сб-к научн. работ. Киев: Изд-во Ин-татехн. информ., 1964. - 183 С.;

136. Медведев Б.И. Тепловые основы вентиляции глубоких шахт при нормальных и аварийных режимах проветривания. Автореф. дис. . д.т.н. - Донецк: Изд-во ДЛИ, 1970. - 61 С.;

137. Медведев Б.И. Тепловые основы вентиляции шахт при нормальных и аварийных режимах проветривания. Киев-Донецк: Высшая школа, 1978.- 156 С.;

138. Медведев Б.И., Кондрацкий B.JI. К вопросу уточнения и упрощения тепловых расчётов шахт. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 10. -Киев: Техшка, 1967, С. 100-109;

139. Медведев Б.И., Почтаренко Н.С., Павловский В.А. Тепловые расчёты горных выработок в условиях рудничных пожаров на ЭЦВМ. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 34. - Киев: Техшка, 1973, С. 103-108;

140. Медведев И.И., Красноштейн А.Е. Аэрология калийных рудников. -Свердловск, УрО АН СССР, 1990. 252 С.;

141. Меренков А. П., Хасилев В. Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука. -1985.-280 С.;

142. Мирошник Г.А. Развитие теории методов и техники измерения скоростей газовых потоков для обеспечения безопасности в угольных шахтах, Автореферат дис. . д.т.н. - Днепропетровск: Гос. Горная Академия Украины, 1995. - 45 С.;

143. Морев А.М., Скляров JI.A. и др. Внезапные разрушения почвы и прорывы метана в выработки угольных шахт. М.: Недра, 1992. - 174 С.;

144. Мохирев H.H. Инженерные расчёты вентиляции шахт. Строительство. Реконструкция. Эксплуатация. М.: Недра. - 2007, 325 С.;

145. Мохирев H.H. Проветривание подземных горнодобывающих предприятий. Пермь, 2001. - 280 С.;

146. Николаев С.А., Николаева Н.Г., Саламатин А.Н. Теплофизика горных пород. Казань: Изд-во КГУ, 1987. - 151 С.;

147. Ониани Ш.И. Тепловой режим глубоких шахт при гидравлической закладке выработанного пространства и сложном рельефе поверхности. Тбилиси: Мецниереба, 1973, - 308 С;

148. Ониани Ш.И., Николаишвили Н.С. Охлажденная зона горного массива вокруг выработки при постоянной температуре рудничного воздуха. -Уголь Украины, 1976, № 11, С. 21-23;

149. Осипов С.Н., Греков С.П. Решение уравнения переноса при переменной во времени скорости потока. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Межвед. научно-техн. сб-к, вып. 18. - Киев: Технша, 1970, С. 55-58;

150. Осипов С.Н., Греков С.П., Романчук А.Л. и др. Изоляция подземных пожаров с применением инертных газов. Донецк: Донбасс, 1970. - 143 С.;

151. Охлаждение воздуха в угольных шахтах, вып. 2/Сб-к научн. трудов.- Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1971. 127 С.;

152. Охлаждение воздуха в угольных шахтах, вып. 4/Сб-к научн. трудов.- Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1975. 138 С.;

153. Павлов И.А., Гендлер С.Г., Смирнова H.H. Теплообмен в технологических процессах при разработке месторождений полезных ископаемых. Л.: Издво ЛГИ, 1989. - 94 С.;

154. Павловский В.А., Иванова Л.И. Дискретная модель системы проветривания шахт при подземных пожарах. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 36. - Киев: Техшка, 1974, С. 94-98.;

155. Павловский В.А., Иванова Л.И. Упрощение тепловых расчётов выработки с очагом пожара. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 56. -Киев: Техшка, 1980, С. 69-72;

156. Печук С.Э. Исследование аэродинамики и разработка методов повышения эффективности проветривания призабойного пространства подготовительных выработок. Дисс.к.т.н. - Макеевка-Донбасс: МакНИИ, 1985. - 143 С.;

157. Поглощение инертных газов в горных выработках / Коллективная монография Тула: Приокское книжное изд-во, 1969. - 238 С.;

158. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита, М.: Энергия, 1976,392 С.;

159. Померанцев В.В., Шагалова С.А., Резник В.А., Кушнаренко В.В. Самовозгорание и взрывы пыли натуральных топлив. Л.: Энергия, 1978.-144 С.;

160. Пучков М.М. Разработка метода прогноза и рекомендаций по снижению тепловыделений из выработанного пространства. -Автореферат дис. . к.т.н. Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1982, -21 С.;

161. Ревякин A.B. Влияние динамики развития пожара на режим проветривания горной выработки. В кн.: Тактика ведения горноспасательных работ и оснащение ВГСЧ / Сб-к научн. трудов. -Донецк: ВНИИГД, 1987, С. 36-40;

162. Рогов Е.И., Грицко Г.И., Вылегжанин В.Н. Математические модели адаптации процессов и подсистем угольной шахты. Алма-Ата: Наука, Казах.ССР, 1979.-240 С.;

163. Романчук А. Л., Калюсский А.Е. Предотвращение взрывов при ликвидации пожаров в длинных горизонтальных тупиковых выработках газовых шахт Донбасса. В кн.: Горноспасательное дело. Выпуск 4 / Сб-к научных трудов. - Донецк: ВНИИГД, 1971, С. 71-81;

164. Руппенейт К.В., Либерман Ю.М. Введение в механику горных пород. -М.: Госгортехиздат, 1960. 356 С.;

165. Саранчук В.И., Баев Х.А. Теоретические основы самовозгорания угля. -М.: Недра, 1976.-245 С.;

166. Святный В.А. Моделирование аэродинамических процессов и разработка систем управления проветриванием угольных шахт. -Автореф. .д.т.н. М.: МГИ, 1986. - 33 С.;

167. Скобунов В.В., Айруни А.Т., Зенкович JI.M. Диффузионные пограничные слои в горных выработках. ФТПРПИ, 1980, № 1, С. 6774;

168. Слепцов А.И., Дранный В.А. Исследование процессов массопереноса в горной выработке численными методами. В кн.: Разработка месторожд. полезных ископ / Респ. межвед. сб-к, вып. 39. - Киев: Техшка, 1975, С. 97-100;

169. Соболев C.JI. Уравнения математической физики. М: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950. - 424 С.;

170. Современные методы и средства противоаварийной защиты шахт/ Сб-к научн. трудов. Донецк: ВНИИГД, 1983. - 119 С.;

171. Соколов Э.М., Качурин Н.М. Углекислый газ в угольных шахтах. М.: Недра, 1987. - 142 С.;

172. Справочник по рудничной вентиляции / Под ред. К.З. Ушакова. М.: Недра, 1977.-328 С.;

173. Стариков М.А. Исследование возможности применения местных режимов проветривания при пожарах на сборных штреках. -Автореф. дис. . к.т.н. Днепропетровск: ДГИ, 1974. -23 С.;

174. Стефанов Т.П. Охлаждение пожарных газов в горных выработках и вентиляционных сетях. ФТПРПИ, 1988, № 4, С. 101-110;

175. Стукало В. А. Совершенствование метода теплового расчёта выработок глубоких шахт. В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 71. - Киев: Техшка, 1985, С. 77-80;

176. Стукало В.А., Гущин A.M. Расчёт коэффициентов нестационарного теплообмена выработок при наличии испарения влаги. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1985, № 2, С. 35-40;

177. Стукало В.А. Новый метод теплового расчёта выработок глубоких шахт.- В кн.: Разработка месторождений полезных ископаемых / Респ. межвед. научно-техн. сб-к, вып. 62. Киев: Техшка, 1982, С. 87-94;

178. Стукало В. А., Гущин А.П. Нестационарный теплообмен между породами и рудничным воздухом при граничных условиях третьего рода, осложненных влагообменом. Известия ВУЗов. Горный журнал, 1984, № 12, С. 43-48;

179. Тепловой режим глубоких угольных шахт и металлических рудников / Материалы Междунар. Симпозиума Традиент-77". Киев: Наукова думка, 1977. - 309 С.;

180. Технологический регламент по организации проветривания рудников ОАО «Уралкалий», Пермь Березники, 2005, 136 С.;

181. Трантер К. Дж. Интегральные преобразования в математической физике. -М.: Гостехтеориздат, 1956. 149 С.;

182. Труды Семинара по горной теплотехнике, вып. 3/Сб-к научн. работ.- Киев: Изд-во АН УССР, 1961. 126 С.;

183. Труды Семинара по горной теплотехнике, вып. 4./Сб-к научн. работ.- Киев: Изд-во АН УССР, 1962. 142 С.;

184. Ушаков К.З., Бурчаков A.C., Медведев И.И. Рудничная аэрология. М.: Недра, 1978.-440 С.;

185. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / М.: Наука, 1967;

186. Фролов М.А., Бобров А.И. Суфлярные выделения метана в угольных шахтах. -М.: Недра, 1971. 160 С.;

187. Харев A.A. Местные сопротивления шахтных вентиляционных сетей. -1954.-24 С.;

188. Ходот В.В. Режим газовыделения из угля при внезапном выбросе. В кн.: Прогноз и предотвращение газодинамических явлений в угольных шахтах / Научн. сообщ. ИГД им. A.A. Скочинского, вып. 209. -М.: 1982, С. 3-8;

189. Хорольский В.Т., Захаров А.Б., Шульга Ю.Н., Семений Я.М. Методика расчёта пожароопасности шахт. В кн.: Горноспасательное дело. Выпуск 4 / Сб-к научных трудов. - Донецк: ВНИИГД, 1971, С. 312;

190. Хохотва H.H., Кузин В.А., Яковенко А.К., Кондратенко И.И. К вопросу о тепловых съёмках в глубоких шахтах. В кн.: Способы и средства создания безопасных условий труда в шахтах / Сб-к научн. трудов. -Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1984, С. 121-125;

191. Чарков В.П., Греков С.П. и др. Анализ пожаров от короткого замыкания в кабельных сетях на шахтах УССР. В кн.: Горноспасательное дело. Выпуск 4 / Сб-к научных трудов. - Донецк: ВНИИГД, 1971, С. 61-67;

192. Черниченко В.К. Прогноз тепловых условий в высокопроизводительных лавах глубоких шахт при рассредоточенном охлаждении воздуха / Техника безопасности, охрана труда и горноспасательное дело. Рефер. сб-к. - М.: ЦНИЭИуголь, 1984, вып. 2., С. 55-66;

193. Черняк В.П., Киреев В.А., Полубинский A.C. Нестационарный тепломассоперенос в разрушаемых массивах горных пород. Киев: Наукова думка, 1992. - 224 С.;

194. Черняк В.П. Тепловые расчеты подземных сооружений. Киев: Наукова думка, 1993. - 199 С.;

195. Черняк В.П., Щербань А.Н. К расчёту тепломассообмена в обводнённых выработках. Доклады АН УССР, сер. А., 1989, № 2, С. 82-84;

196. Чудновский А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах. М.: Физматгиз, 1954.-444 С.;

197. Чудновский А.Ф. Теплофизика почв. М.: Наука, 1976. - 352 С.;

198. Шевчук И.В., Черняк В.П. Прогноз температуры и влажности рудничного воздуха при его переменном расходе по длине выработки. -Доклады АН УССР, сер. А, 1986, № Ю, С. 70-73;

199. Шривер К., Маркс В. Э. Сокращение опасности воспламенения метана при работе проходческих комбайнов избирательного действия. -Глюкауф, 1980, № 15, С. 37-42;

200. Шувалов Ю.В. Борьба с высокими температурами на каменноугольных шахтах ФРГ. М.: ЦНИЭИуголь, 1973. - 59 С;

201. Шувалов Ю.В., Кузин В.А. Оценка способов учёта массообмена при выводе формул для тепловых расчётов горных выработок. В кн.: Вентиляция шахт и рудников / Межвуз. сб-к научн. трудов, вып. 5. -Л.: Изд-во ЛГИ, 1978, С. 100-103;

202. Шувалов Ю.В., Кузин В. А., Худяков А.Н. Опыт и совершенствование регулирования теплового режима шахт и рудников ФРГ. М.: Изд-во ЦНТУ "Недра", 1990.-51 С.;

203. Шувалов Ю.В. Борьба с высокими температурами на каменноугольных шахтах ФРГ. М.: ЦНИЭИуголь, 1973. - 59 С.;

204. Шувалов Ю.В. Регулирование теплового режима шахт и рудников Севера: Ресурсосберегающие системы. Л.: Изд-во ЛГИ, 1988. - 196 С.;

205. Щербань А.Н., Кремнёв O.A. Научные основы расчёта и регулирования теплового режима глубоких шахт: В 2-х томах. Киев: Изд-во АН УССР, 1959. - т. 1 - 430 С.;

206. Щербань А.Н., Кремнёв O.A. Научные основы расчёта и регулирования теплового режима глубоких шахт: В 2-х томах. Киев: Изд-во АН УССР, 1960. - т. 2 - 347 С.;

207. Щербань А.Н., Кремнёв O.A., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт: Изд-во 3-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1977.-359 С.;

208. Щербань А.Н. Основы теории и методы тепловых расчётов рудничного воздуха. Углетехиздат, 1953. - 221 С.;

209. Щербань А.Н., Черняк В.П. Методы прогноза теплового режима глубоких шахт. ФТПРПИ, 1977, № 2, С. 88-92;

210. Эттингер И.Л., Лидин Г.Д. и др. Изменение температуры угольного пласта как показатель происходящих в нем механических и физико-химических процессов. ФТПРПИ, 1984, № 5, С. 65-69;

211. Ябко И.А. Нестационарное температурное поле вокруг выработки некругового сечения. Анн. деп. рукоп. /Деп. ИФЖ в ВИНИТИ, № 1792-74 Деп. -М.: 1974. - 12 С.;

212. Яковенко А.К. Методы прогноза и нормализации тепловых условий в высокопроизводительных лавах глубоких угольных шахт. Автореф. дис. . к.т.н. - Макеевка-Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1985. - 18 С.;

213. Яковенко А.К., Аверин Г.В. Исследование некоторых характеристик турбулентных потоков в горных выработках. ФТПРПИ, 1986, № 4, С. 94-98;

214. Яковенко А.К., Аверин Г.В. К вопросу определения коэффициента теплоотдачи горного массива при малых числах Фурье. ФТПРПИ, 1984, №1, С. 63-67;

215. Яковенко А.К., Аверин Г.В. Сопряженная задача конвективного теплообмена в лавах глубоких шахт. ФТПРПИ, 1982, № 6, С. 80-86;

216. Яковенко А.К. Методы прогноза и нормализации тепловых условий в высокопроизводительных лавах глубоких угольных шахт. Автореф. дис. . к.т.н. - Макеевка- Донбасс: Изд-во МакНИИ, 1985. - 18 С.;

217. Ярембаш И.Ф. Очистка рудничной атмосферы после взрывных работ. -М.: Недра, 1974. 191 С.;

218. Amano К., Mizuta V., Hiramatsu Y. An improved method of predicting underground climate / Jnt. j. of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomedamics Abstracts, 1982, v. 19, №1, P. 31-38;

219. Blickonsderfer R., Deardorffer D., Kelley J. Jndendivity of Some Coal-Cutter Materials by Jmpact Abrasion in Air - Methane / - U.S. Burean of Mines. Report of Investigations 7 930,1974. Р.81-93;

220. Boldizsar T. Ein numerisch graphisches Verfahren zur Berechnung der Erwärmung von Grudenwrttern. - Bergban-Archiv, 1960, № 21, H.2, S. 1727;

221. Edwards John C. Mathematical modeling of spontaneous heating of a coalbed / Rept Invest. Gur. Mines US Dep. Jnter. - 1990 - № 9296. - P. 1-15;

222. Galkin A.F. Calculation of thermal conditions in Working during drivage. /Proc. of the 4-th Session of the Jnt. Burcan of Mining Thermophysics. -United Kingdom, 1985, P. 150-160;

223. Hiramatsu V., Kokado J. Eine Untersuchung über die Kühlung von Graben darch den Wetterstrom. Bergbou Archiv, 1958, H.l, S. 64-73; 221

224. Janosits J. Statistische Auswertung von Klimamessungen. Glückauf Forschengshefte, 1976, Heft 6, S. 258-263;

225. Kazakov B, Shalimov A. The connected task of non-stationary heat exchange between mine air and mining massif / Proceedings of the 7 International Mine Ventilation Congress (Poland), 2001, p.63-68;

226. Kolarczyk M., Kropsz K., Sulkowski. Bestimmung der Wetteremperature am Einlauf der Abbanabteilungen in Kupferzbegwerken des Ranms von Legnica / Glogow mit Hilfe der Ergebnisse von Wärmebi lanzen. Plovdiv, Bulgerien, 1983, S. 31-33;

227. König H. Matematische Untersuchungen über das Grubden Klima. Bergban-Arch, 1952, 13, Heft 3/4, S. 1-14;

228. Mundry E. Mathematiche Behandlung des Problems. Kali und Steinsalz,1963, № 11, S. 37-43;

229. Scott D.K. The cooling of untergraund galleries. Colliery Gnardian, 198, 1959, P. 5122-5123;

230. Sherratt A.F. Temperatures around a Cooled mine roadway / Coll. Eng.1964, №2, P. 221-225;

231. Stafield A.M. Thecemputation of Temperature Increases in Wet Dry Airways / Journal of the Mine Ventilation Society of South Africa, 1966, v. 19, № 10, P.157-165;

232. Taylor G. The dispersion of matter in turbulent flow through a pipe. Proc. Roy. Soc. - 1954 - Vol. 233. - № 1155, P. 31-38;

233. Van Heerden C.A. A problem of unsteady heat flow in convection with air cooling of codifies / Pros, of the General Discussion on Heat Transfer/ -London: Jnst. Mech. Engres. 1951. - P. 283-285;

Информация о работе

Шалимов, Андрей Владимирович
доктора технических наук
Пермь, 2012
ВАК 25.00.20

Диссертация

Теоретические основы прогнозирования, профилактики и борьбы с аварийными нарушениями проветривания рудников - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы