Разработка метода динамического расчёта шахтной вентиляции для моделирования аэрологических чрезвычайных ситуаций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.02, кандидат наук Танцов, Петр Николаевич

• Танцов, Петр Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Танцов, Петр Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проветривание - основное средство обеспечения аэрологической безопасности угольных шахт

1.2. Основные методы расчёта потокораспределения в шахтных вентиляционных сетях

1.3. Вычислительные возможности увязочных методов

1.4. Способы представления выработанного пространства в шахтных вентиляционных сетях

1.5. Выводы. Цель и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЁТА В03ДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЯХ

2.1. Методы расчёта статического воздухораспределения в шахтных вентиляционных сетях

2.2. Достоинства и недостатки методов стационарного расчёта воздухораспределения в шахтных вентиляционных сетях

2.3. Актуальность перехода к парадигме динамического расчёта шахтных вентиляционных сетей

2.4. Подходы к динамическому расчёту шахтных вентиляционных сетей

2.5. Выводы

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЁТА ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ

3.1. Постановка задачи

3.2. Математическая модель динамического расчёта шахтных вентиляционных сетей

3.3. Статическая задача

3.4. Динамическая задача

3.5 Выводы

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ГАЗОВЫХ РЕЖИМОВ

4.1. Опасности, возникающие вследствие газовыделений из выработанного пространства угольных шахт

4.2. Понятие переходной газовой характеристики выработанного пространства

4.3. Выводы

5. АПРОБИРОВАНИЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЁТА ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ

5.1. Расчёт стационарного воздухораспределения

5.2. Динамический расчёт воздухораспределения и моделирование чрезвычайных ситуаций

5.3. Расчёт воздухораспределения в вентиляционной сети шахты «Талдинская-Западная»

5.4. Длительность переходных аэродинамических процессов

5.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода динамического расчёта шахтной вентиляции для моделирования аэрологических чрезвычайных ситуаций»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

На сегодняшний день проблема метаноопасности остаётся одной из главных в угольной промышленности. Несмотря на большое количество исследований названной проблемы в течение последних 100 лет, большинство аварий на угольных шахтах до сих пор происходит вследствие метанопроявлений.

Расчёты воздухораспределения как при проектировании систем проветривания шахт, так и в чрезвычайных ситуациях основаны на использовании компьютерных алгоритмов и программ, которые не учитывают динамику шахтных вентиляционных сетей, а именно изменения воздухораспределения при изменениях аэродинамических характеристик выработок сети, не описывают возникающих переходных аэрогазодинамических процессов. Любое воздействие на вентиляционную сеть шахты (изменение аэродинамических сопротивлений выработок, режимов работы вентиляторов главного и местного проветривания) приводит к возникновению переходных процессов, которые могут провоцировать такие чрезвычайные ситуации, как опрокидывание струй, увеличение концентрации метана в исходящей струе выемочного участка, загази-рование выработок и т.п.

В связи с этим разработка алгоритмов и программ динамического расчёта шахтных вентиляционных сетей, учитывающих изменение расходов воздуха в выработках во времени, является актуальной и может существенно повысить точность прогнозирования и управляемость аэрогазодинамических процессов, в том числе в чрезвычайных ситуациях.

Цель работы заключается в разработке быстродействующего метода, алгоритма и программы динамического расчёта шахтных вентиляционных сетей, включающего расчёт переходных аэродинамических процессов, возникающих при изменении параметров горных выработок, источников тяги и депрессий, и включающего как частное решение стационарное воздухораспределение, для

более эффективного управления вентиляционной сетью шахты в рабочем режиме и в чрезвычайных ситуациях.

Идея работы состоит в том, чтобы исходя из энергетических соотношений, характеризующих движение воздуха по горным выработкам, разработать математическую модель динамического описания шахтной вентиляции, в которой расходы воздуха в каждой выработке выражены функциями времени.

Объекты исследования - шахтная вентиляционная сеть, методы численного решения систем дифференциальных уравнений, их сходимость и быстродействие, анализ возможности применения этих методов к описанию вентиляционной сети в чрезвычайных ситуациях.

Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Предупреждение аэрологических чрезвычайных ситуаций и ликвидация их последствий основываются на динамическом моделировании управляющих воздействий на вентиляционную сеть шахты, включающем не только расчёт и перерасчет стационарного воздухораспределения в выработках на секундных периодах, но и описание переходных аэродинамических процессов в выработках, сопровождающих изменение их аэродинамических сопротивлений, реверсирование и опрокидывание вентиляционных потоков, изменение режимов вентиляторов, возникновение пожаров.

2. Динамическое моделирование воздухораспределения в шахте возможно путём использования второго закона Ньютона и с це~ лью получения системы дифференциальных уравнений, каждое из которых содержит производную по времени от расхода воздуха в данной выработке, допускающей решение в виде стационарного и динамического воздухораспределения.

3. Адаптивный выбор численного решения системы дифференциальных уравнений по текущему анализу скорости их сходимости (методы Эйлера, Зей-деля, Гаусса, Рунге-Кутта) позволяет достичь надлежащей скорости вычисления, необходимой для воспроизведения переходных аэродинамических процес-

сов практически любой длительности (от нескольких часов до нескольких минут).

Обоснованность и достоверность научных выводов, положений и рекомендаций подтверждаются:

• непротиворечивостью выводов дифференциальных уравнений и зависимостей расходов воздуха от времени, их соответствием уравнениям сохранения (аналогам 1-го и 2-го законов Кирхгофа);

• совпадением результатов моделирования с существующими расчётами стационарного воздухораспределения в шахтных вентиляционных сетях, сходимостью с экспериментальными данными.

Научное значение работы состоит:

в разработке математической модели движения воздуха в шахтной сети, представляющей собой систему дифференциальных уравнений, решение которой описывает изменения расходов воздуха во времени в любой выработке сети при наличии возмущений как в штатном режиме, так и при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Практическое значение работы состоит:

в программной реализации разработанных алгоритмов динамического расчёта проветривания угольных шахт.

Реализация работы

Результаты работы были использованы для динамического расчёта вентиляции шахты «Талдинская-Западная», г. Ленинск-Кузнецкий Кемеровской обл. Впервые были получены расходы воздуха в выработках шахты как функции времени при наличии возмущений, характерных для чрезвычайных ситуаций.

Апробация работы

Научные положения и основные результаты исследований докладывались и обсуждались на международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2013), семинарах кафедры ЭИС МГГУ (2010-2013 гг.), в шахто-

управлении «Талдинское-Западное», на международной конференции по безопасности в горном деле SESAM 2013, Сибиу, Румыния.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы

Диссертация, состоит из введения, пяти глав, заключения; содержит 10 таблиц, 34 рисунка, список литературы из 109 наименований.

1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Проветривание - основное средство обеспечения аэрологической безопасности угольных шахт

Актуальность. Проблема метанобезопасности продолжает оставаться одной из главных в угольной промышленности. Большинство крупных аварий с большим количеством смертей происходит в результате взрыва метано-воздушной смеси.

В целом аэрологическая безопасность в угольных шахтах напрямую зависит от качества управления аэродинамическими режимами, что в свою очередь зависит как от правильности проектных решений, так и от уровня шахтного менеджмента.

Правила безопасности угольных шахт рассматривают вентиляцию как основное условие обеспечения надлежащего качества воздуха в шахте, основными составными частями которого, как и атмосферного, являются кислород, углекислый газ и азот. Но в рудничном воздухе, по сравнению с атмосферным, содержится меньше кислорода и больше углекислого газа и азота.

Основными ядовитыми примесями рудничного воздуха являются окись углерода, окислы азота, сернистый газ, сероводород. В ряде случаев в рудничном воздухе встречаются аммиак, акролеин, альдегиды, цианистый водород, пары мышьяка и ртути.

Основными взрывчатыми примесями являются метан, водород, тяжелые углеводороды; иногда встречаются взрывчатые газы — аммиак и ацетилен.

Метан является основной составной частью рудничного газа, представляющего собой смесь газов, выделяющихся в горные выработки из пород и полезного ископаемого. В угольных шахтах рудничный газ состоит, в основном, из метана (иногда до 100%) с примесью С02 (до 5%), азота (несколько процентов), водорода и гомологов метана (суммарно 1+4%) и др.

Температура воспламенения метана 650+750°С. Она зависит от содержания метана в воздухе, состава атмосферы, давления, источника воспламенения.

С воздухом метан образует горючие и взрывчатые смеси. При содержании в воздухе до 5+6% он горит около источника тепла, от 5+6 до 14+16% -взрывается, свыше 14+16 - не горит и не взрывается, но может гореть у источника тепла при притоке кислорода извне.

Сила взрыва зависит от абсолютного количества участвующего в нем метана. Наибольшей силы взрыв достигает при содержании в воздухе 9,5% метана. При большей концентрации метана часть его остается несгоревшей из-за недостатка кислорода. Вследствие высокой теплоемкости метана, эта его часть охлаждает пламя взрыва. При содержании в воздухе СН4 свыше 14+16% происходит его полное самогашение и взрыв не возникает.

Наиболее легко воспламеняются воздушные смеси, содержащие 7+8% метана.

Пределы взрывчатости метановоздушной смеси расширяются с повышением ее начальной температуры и давления. Так, при начальном давлении 10 ат. метановоздушная смесь взрывается при содержании метана от 5,9 до 17,2%.

Следует отметить свойство запаздывания вспышки метана, состоящее в том, что его воспламенение происходит через некоторое время после возникновения контакта с источником тепла. Время запаздывания вспышки называется индукционным периодом. Наличие индукционного периода создает условия для предупреждения вспышки метана при взрывных работах путем применения предохранительных взрывчатых веществ. При этом время, необходимое для ос-

тывания продуктов взрыва ниже температуры воспламенения метана, должно быть меньше длительности индукционного периода.

Давление газа в месте взрыва примерно в 9 раз превосходит начальное давление газо-воздушной смеси до взрыва.

Предварительное сжатие метановоздушной смеси, распространяющейся взрывной волной, способствует развитию высоких давлений (до 30 ат. и выше).

При разработке угольных пластов и проектировании их вентиляции пользуются следующими их характеристиками:

Метаноносностъ - количество метана, содержащегося в природных условиях в единице веса или в единице объема угля или породы. Имеет размер-

3 3 3

ность м /т или м /м .

Метаноёмкостъ - количество газа в свободном и сорбированном состоянии, которое может поглотить единица веса или единица объема угля или породы при данном давлении и температуре.

Количество выделяющегося в шахте (выработке) метана и опасность шахты по метану характеризуется ее метанообильностью.

Различают абсолютную и относительную метанообильность.

Абсолютной метанообильностью называется количество метана, выделяющегося в шахте (выработке) в единицу времени (обычно измеряется в м3/мин).

Относительной метанообильностью шахты (выработки) называется общее количество выделившегося в шахте (выработке) метана, отнесенное к 1т добываемого угля.

По относительной метанообильности шахты делятся на четыре категории (табл. 1.1).

Шахты, в которых выделялся или выделяется метан хотя бы на одном пласте, считаются опасными по газу и должны быть переведены в разряд опасных по газовому фактору.

Табл. 1.1. Категории шахт по метану.

Категории шахт по метану I II III сверхкатегорные

Относительная ме- от 15 и выше или шахты, разра-

танообильность до 5 5+10 10+15 батывающие опасные пласты, по

шахты м /т выбросам и по суфлярам.

Для обеспечения безопасных условий работы в газовых шахтах содержание метана в выработках должно быть значительно меньше нижнего предела взрывчатости метановоздушной смеси (5%). Согласно Правилам безопасности, концентрация метана в рудничном воздухе не должна превышать следующих пределов:

- исходящая из участка, очистного забоя и подготовительной выработки- 1,0%;

- общая исходящая шахты, крыла - 0,75%;

- поступающая в очистные или подготовительные забои - 0,50%;

- местное скопление в очистных забоях, в подготовительных и других выработках - 2,00%.

Исходя из вышесказанного при проектировании разработки угольных месторождений, в части «вентиляция» следует стремиться к решению задачи эффективного разбавления метана, выделяющегося из пластов угля и выработанного пространства, приводя концентрацию метана в рудничном воздухе к нормативным показателям. Ошибки при проектировании могут привести к ухудшению безопасности труда, ограничению нагрузки на забои, увеличению затрат труда и средств на реконструкцию шахты.

При проектировании вентиляции шахты решаются задачи выбора схем вентиляции участков шахты, прогноза выделений вредных газов в выработки, определения расхода воздуха для вентиляции шахты, проверки сечения выра-

боток по допустимой скорости движения воздуха, проверки устойчивости движения воздуха в выработках, расчёта депрессии шахты, регулирования распределения воздуха по выработкам шахты, выбора способа вентиляции шахты и вентилятора главного проветривания и т. д.

При выборе схемы вентиляции участков шахт в процессе проектирования необходимо соблюдать следующие требования. Схема вентиляции должна обеспечить:

• подачу к местам потребления необходимого количества воздуха; в ряде случаев для этого может потребоваться проведение дополнительных выработок, переход от схем с последовательной вентиляцией к схемам с параллельной вентиляцией объектов;

• минимальное аэродинамическое сопротивление вентиляционной сети, при котором достигается минимальная депрессия шахты и максимальный расход воздуха;

• минимальные утечки воздуха, что возможно при надёжном разделении свежих и исходящих струй (например при фланговой схеме вентиляции), минимальном числе их пересечений и минимальном числе вентиляционных сооружений, являющихся источниками значительных утечек;

• естественное распределение воздуха, близкое к требуемому;

• вентиляцию выработок деятельными сквозными струями по возможности за счёт общешахтной депрессии;

• невозможность подачи и отвода воздуха из забоев через завалы и исключение загрязнения свежих струй вредными газами и пылью (запрещается подача свежей струи по скиповым и наклонным стволам, оборудованных конвейерами, где имеет место интенсивное пылеобразование);

• обособленную вентиляцию очистных забоев, а на высококатегор-ных по метану шахтах обособленную вентиляцию мест основного газовыделения, что исключает возможность концентрации больших количеств вредных газов и пыли в очистных забоях и позволяет увеличить нагрузку на забои;

• лёгкость реверсирования струи, благоприятные условия труда и возможность спасения людей при авариях, а также экономичность.

Схема проветривания шахты может быть единой или секционной. При секционной схеме проветривания всё шахтное поле разделяется на отдельные обособленные проветриваемые части-секции (блоки). Эта схема рекомендуется для глубоких газообильных шахт с большой производственной мощностью и значительными размерами шахтного поля.

В зависимости от направления движения воздуха схема проветривания может быть центральной, фланговой и комбинированной.

Выбор способа проветривания шахты должен производиться на основе технико-экономического сравнения.

Наиболее рациональна фланговая схема проветривания. Её применение позволяет уменьшить депрессию шахты, внешние и внутренние утечки воздуха. Она должна быть основной для абсолютного большинства угольных шахт, особенно при больших размерах шахтных полей по простиранию и при разработке газоносных, склонных к самовозгоранию угольных пластов.

Центральная схема проветривания может применяться лишь при небольшой длине шахтного поля (как правило, до 2 км), метанообильности до 15 м /т и производственной мощностью не более 2000 т/сутки.

Комбинированная схема используется при проектировании вентиляции реконструируемых шахт.

Для обеспечения движения воздуха по горным выработкам в данном направлении и с требуемой интенсивностью необходимо создать определенный перепад давления воздуха на пути его движения. В зависимости от способа создания необходимого перепада давления воздуха различают нагнетательный, всасывающий и нагнетательно-всасывающий (комбинированный) способы вентиляции (рис. 1.1).

Нагнетательный способ вентиляции состоит в том, что перепад давления в шахте создается путем повышения давления воздуха вентилятором в воздухо-подающем стволе. За счет механической энергии вентилятора нормальное ат-

мосферное давление воздуха ра увеличивается на выходе из вентилятора до величины рь а в устье ствола, отводящего воздух на поверхность, оно остается равным атмосферному. Таким образом, в выработках шахты создается перепад давления представляющий собой депрессию шахты, которая определяется формулой

Рис. 1.1. Способы вентиляции шахт а - нагнетательный; б - всасывающий; в - нагнетательно-всасывающий.

Достоинства нагнетательного способа:

• возможность применения одной вентиляторной установки (при наличии разветвлений вентиляционной сети), располагаемой, как правило, в центре шахтного поля ведения горных работ без общего вентиляционного горизонта,

• высокая устойчивость работы главного вентилятора,

• удобство регулирования распределения расхода воздуха в сети и управления вентиляционными режимами при авариях,

• длительный срок службы вентилятора,

• отсутствие подсосов воздуха через обрушенные породы.

Недостатки нагнетательного способа:

• необходимость устройства герметичного надшахтного здания и

13

воздухоподающего ствола,

• необходимость установки мощного главного вентилятора с большим диапазоном регулирования расхода воздуха и депрессии,

• возможность загазования выработок и возникновения взрывоопасной среды при аварийной остановке вентилятора в газовых шахтах.

При всасывающем способе вентиляции необходимый для движения воздуха перепад давления создается путем разрежения воздуха вентилятором в устье ствола, отводящего воздух. За счет механической работы вентилятора давление воздуха в устье ствола уменьшается до значения р2, меньшего нормального атмосферного давления. В этом случае депрессия шахты определяется по формуле:

к = Ра~Р2

При этом давление воздуха в любой точке горных выработок меньше ра. Поэтому, в случае остановки вентилятора, воздух с дневной поверхности будет поступать в горные выработки под действием разности между атмосферным давлением и давлением воздуха в шахте. Это особенно важно для газовых шахт, так как в таких случаях давление в выработках будет повышаться, вызывая замедление процесса загазования выработок. Всасывающий способ вентиляции позволяет применять как одну центральную вентиляторную установку, так и несколько. В случае установки одного центрального вентилятора, работа его устойчива, легче осуществляется регулирование распределения воздуха в выработках и реверсирование струи. Однако, при этом необходимо систематически осматривать и очищать канал вентилятора от рудничной пыли. В газовых шахтах особенно важно систематически контролировать содержание метана в общей исходящей струе, так как вероятность взрыва метана при проходе воздушной струи через вентиляторную установку возрастает. При установке нескольких вентиляторов на различных стволах шахты повышается интенсивность и эффективность проветривания выемочных участков на флангах шахтного поля. В этом случае возможно использовать менее мощные вентиляторы,

особенно на шахтах, имеющих большую протяженность выработок. Однако,

14

при использовании нескольких вентиляторов сложнее регулировать воздушные потоки. При этом возрастают затраты энергии на проветривание (вследствие того, что некоторые вентиляторы работают в неэкономичном режиме), имеют место подсосы воздуха с поверхности через зоны обрушения, трещины и провалы, что вызывает загрязнение воздуха в очистных забоях и снижение интенсивности вентиляции, а на пластах, склонных к самовозгоранию, может явиться причиной возникновения пожаров. Поэтому всасывающий способ вентиляции применяется при разработке угольных пластов, не склонных к самовозгоранию (на глубине более 200 м) и не имеющих аэродинамической связи с поверхностью через зоны обрушения, провалы, трещины и др.

Нагнетательно-всасывающий способ вентиляции заключается в том, что в одной части выработок шахты нагнетательным вентилятором создается избыточное давление воздуха р], а в другой части всасывающим вентилятором - разрежение -р2. Депрессия шахты, создаваемая нагнетательным и всасывающим вентиляторами, определяется по формуле:

к = рх-р2

При нагнетательно-всасывающем способе вентиляции в шахте имеется область, в которой давление воздуха равно нормальному атмосферному давлению. Между этой областью и дневной поверхностью перепад давления равен нулю, что даже при наличии каналов для прохода воздуха исключает его движение. Поэтому нагнетательно-всасывающий способ применяется в случаях, когда необходимо ликвидировать или уменьшить утечки или подсосы воздуха через выработанное пространство и трещины. Способ позволяет распределить общешахтную депрессию на два последовательно работающих вентилятора, устанавливаемых в воздухоподающем и воздухоотводящем стволах. Несмотря на то, что способ дает возможность получать высокие перепады давления на пути движения воздуха, аэродинамическая связь выработок с дневной поверхностью уменьшается, что является несомненным преимуществом по сравнению с нагнетательным и всасывающим способами вентиляции. Однако при наличии нескольких всасывающих вентиляторов и разбросанности горных работ возника-

15

ют трудности в управлении проветриванием. Способ применяется на шахтах при значительной протяженности горных выработок и разработке самовозгорающихся углей и руд.

Помимо общей схемы вентиляции шахты большое внимание должно быть уделено проветриванию выемочных участков, так как именно там в шахтный воздух выделяется превалирующее количество метана и угольной пыли.

В вентиляции под выемочным участком понимается система выработок, включающая очистной забой, откаточные и вентиляционные выработки и выработанное пространство. На угольных шахтах наиболее интенсивно ведутся горные работы в очистных выработках. Основная задача вентиляции - обеспечение в выработках необходимого расхода воздуха для нормальной физиологической деятельности человека, разбавление и вынос вредных газов и пыли, поддержание нормальных тепловых условий. Параметры воздушного потока (расход воздуха и скорость его движения, турбулентность) должны обеспечивать решение этой задачи. Эффективность проветривания очистных выработок в значительной степени зависит от схемы вентиляции. Схемой вентиляции участка или шахты называется план горных работ с нанесенным направлением движения свежей и исходящей струй (при необходимости наносятся также пути и направления утечек воздуха). Схемы вентиляции должны обеспечивать максимальное использование подаваемого в шахту воздуха, что достигается:

- уменьшением его утечек;

- сокращением численности вентиляционных устройств и дополнительных источников тяги;

- устранением источников загрязнения поступающего воздуха;

- отводом исходящей из забоя струи непосредственно в вентиляционные выработки, где не ведутся горные работы.

Схемы вентиляции должны способствовать необходимому контролю вентиляционных параметров и управлению ими при минимальных затратах на проветривание выемочных участков и шахты в целом. По форме взаимного соединения воздухоподающих, очистных и вентиляционных выработок схемы

вентиляции выемочных участков подразделяются на и-образные, 2-образные, У-образные и Н-образные (рис. 1.2).

Схема Порядок отработки

вентиляции Прямой Обратный

- --

II- образная н

- —

— --^

7-образная

-**

- -- - --

V- образная Г

-

- — — Зй* •

Н- образная >-

.__

Рис. 1.2. Классификация схем вентиляции выемочных участков.

Схема проветривания выемочного участка должна обеспечивать: • устойчивое проветривание как при нормальных, так и аварийных режимах, благоприятные условия для спасения людей и ликвидации аварии;

• возможность ведения работ по эффективной дегазации на выемочных участках;

• в газообильных и глубоких шахтах, на которых естественная температура пород достигает 30°С и выше, полное обособленное разбавление вредностей (газ, пыль, тепло), выделяющихся из всех источников;

• максимальную нагрузку на очистной забой по газовому фактору; сокращение объема проведения тупиковых выработок за счет повторного использования откаточных выработок в качестве вентиляционных;

• возможность исключения образования опасных скоплений метана на сопряжениях лавы с вентиляционной выработкой;

• подачу к очистному забою свежего воздуха по двум выработкам при разработке выбросоопасных пластов.

При отработке пластов угля, склонных к самовозгоранию, выбранная схема проветривания, кроме того, должна обеспечивать:

• минимальную ширину проветриваемой призабойной зоны выработанного пространства с тем, чтобы время ее проветривания было меньше продолжительности инкубационного периода самовозгорания угля;

• надежную изоляцию выработанных пространств по мере подвига-ния очистного забоя;

• возможность исключения, в случае возникновения пожара, выемочного участка (поля) из общей сети горных выработок.

Классификация схем проветривания выемочных участков в зависимости от степени обособленности разбавления вредностей по источникам поступления в рудничную атмосферу, направления исходящей из лавы струи воздуха, взаимовлияния проветривания очистных выработок при различных направлениях свежей и исходящей струй приведена в табл. 1.2.

Табл. 1.2. Классификация схем проветривания выемочных участков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Танцов, Петр Николаевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамов Н.Н. Теория и методика расчета систем подачи и распределения воды. М.: Стройиздат, 1972. 288 с.

2. Абрамов Ф.А., Бойко В.А. Автоматизация проветривания шахт. Киев, «Наукова думка», 1967. 309 с.

3. Абрамов Ф.А., Бойко В.А., Гращенков Н.Ф. и др. Справочник по рудничной вентиляции. М.: Недра, 1977. 328с.

4. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б. Методы и алгоритмы централизованного контроля и управления проветриванием шахт. - Киев, Наукова думка, 1973. — 184 с.

5. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б., Потёмкин В.Я. Воздухораспределение в вентиляционных сетях шахт. - Киев, Наукова думка, 1971

6. Абрамов Ф.А., Тян Р.Б., Потемкин В.Я. Расчет вентиляционных сетей шахт и рудников. М. Недра 1978г.

7. Абрамов Ф.А., Фельдман Л.П., Святный В.А. Моделирование динамических ппроцессов рудничной аэрологии. Киев, Наукова думка, 1981, 291с.

8. Алехичев С. П. Пучков JI.A. Аэродинамика зон обрушения и расчёт блоковых утечек воздуха. Л.: Наука, 1968, 66 с.

9. Алихашкин Я.И., Юшкин А.Р. Применение ЭВМ для гидравлических расчетов водопроводных сетей. - Городское хозяйство Москвы, i960, № 11, с. 17-18.

10. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970

11. Андрияшев ММ Техника расчета водопроводной сети. М.: Сов. законодательство, 1932. 62 с.

12. Андрияшев ММ Гидравлические расчеты водоводов и водопроводных сетей. М.: Стройиздат, 1964. 107 с.

13. Бахвалов Л.А. Синтез алгоритмов адаптивного управлением проветриванием метанообильных угольных шахт. Дис. докт. техн. наук. М.: 1989

14. Барон Л.И., Демидюк Г.П., Лидин Г Д. и др. Горное дело. Терминологический словарь / 3-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1981. 479 с.

15. Белан А.Е. Универсальный метод гидравлического увязочного расчета кольцевых водопроводных сетей. - Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1964, №4, с. 69-73.

16. Берман Р.Я., Бобровский С.А., Галиуллин З.Т. Расчет режимов работы закольцованной системы газопроводов на ЭВМ. - Газовая промышленность, 1966, №12, с. 14-16.

17. Бессонов Л.А. Технические основы электротехники. Ч. 1. Электрические цепи. М.: Высшая школа, 1973.

18. Болбат И.Е., Лебедев В.И., Гранкин Л.Ф. Исследования путей закорачивания и его влияния на распределение воздуха в шахтных сетях. - «Горноспасательное дело», 1973, №6. - С. 35 - 36.

19. Бурчаков A.C., Мустелъ П.К, Ушаков КЗ. Рудничная аэрология. М.:Недра,1971 (1978).- 376 с.

20. Васильченко М.П. Расчет кольцевых водопроводных сетей путем нахождения полных поправочных расходов. - Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1964, № 6, с. 80-90.

21. Вассерман А.Д. Расчёты сложных вентиляционных систем с применением электронных вычислительных машин // Совершенствование методов подземной разработки рудных метсорождений. - М.- Д., 1967.

22. Ващилов, В.В. Разработка газодинамической модели и метода расчёта нестационарных режимов проветривания угольных шахт. Дис. . канд. техн. наук. - Кемерово, 2010. - 126 с.

23. Вержбицкий В.М. Численные методы. М.: Высшая школа, 2000

24. Вишневский К.П. Механизация расчета кольцевых водопроводных сетей. -Водоснабжение и санитарная техника, 1961, №4, с. 20-24.

25. Воскобойников B.K Расчёт вентиляционного режима шахты при подземных пожарах // Горноспасательное дело, 1961, №4.

26. 34Ь. Гершун О.С. Движение воздуха через зоны обрушения шахт Донбасса. // Известия. ДГИ, том 40, Днепропетровск, 1961.

27. Горная энциклопедия / Гл. ред. Е.А. Козловский. Ред. кол.: М.И. Агошков, Н.К Байбаков, A.C. Болдырев и др. М.: Сов. Энциклопедия. Т1 Аа-Лава-Геосистема, 1984. 560 с.

28. Горная энциклопедия. Т. 5 / Гл. ред. Е.А. Козловский. Ред. кол.: М.И. Агошков, JI.K Антоненко, К.К. Арбиев и др. М.: Сов. энциклопедия, 1991. 541 с.

29. Зингер Н.М., Андреева КС., Вулъман Ф.А. Расчет многокольцевых гидравлических сетей на ЭВМ "Урал". - Теплоэнергетика, 1960, №12, с. 4452.

30. Зинченко И.Н., Кравченко М.В. Перераспределение воздуха на выемочном участке при изменении режима его проветривания. - «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых». - Новосибирск: Наука, 1990. - С. 125 - 126.

31. Иванников A.JI. Математическое моделирование шахтных вентиляционных сетей, содержащих выработки с неустойчивым проветриванием. // дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук, Москва, 2009

32. Инструкция по прогнозу и предупреждению внезапных прорывов метана из почвы горных выработок. МУП СССР, МакНИИ, Макеевка-Донбасс, 1987. 29 с.

33. Казаков Б.П., Шалимов A.B., Круглое Ю.В. Использование программно-вычислительного комплекса «АэроСеть» при расчёте вентиляционных сетей шахт и рудников. Уральский горнопромышленный форум «Горное дело. Оборудование. Технологии» // Тезисы докладов научно-технической конференции. Екатеринбург, 2006. - С. 50 -52.

34. Каледина И.О. Вентиляция производственных объектов: Учеб. Пособие. -3-е изд. стер. -М.: Издательство Московского государственного горного университета. 2007. - 194 с.

35. Калиев С.Г., Преображенская Е.И., Садчиков В.А. Управление газовыделением в угольных шахтах. - М.: Недра, 1980. - 222 с.

36. Карпов Е.Ф., Клебанов Ф.С., Фирчанек О.Б. и др. Природные опасности в шахтах, способы их контроля и предотвращения. Под ред. Ф.С. Клебанова.-М.: Недра, 1981.471с.

37. Койда НУ. Гидравлический расчет кольцевых трубопроводов методом сечений. — Теплоэнергетика, 1962, №9, с. 66-68.

38. Клебанов Ф.С. Аэродинамические методы управления метановыделением в угольных шахтах (доклад на конференции по механизации а автоматизации проветривания), Москва, 1964

39. Клебанов Ф.С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях, М.: Наука, 1974, 135 с.

40. Клебанов Ф. С. Аэродинамические методы управления метановыделением в угольных шахтах, Москва, 1964 с. 78-90

41. Клебанов Ф.С. Неустановившиеся газовые режимы в угольных шахтах при резком изменении аэродинамических параметров, краткий научный отчёт. Изд. ИГД им. A.A. Скочинского, 1963.

42. Клебанов Ф.С. О расчёте шахтных вентиляционных сетей, содержащих выработки с переменным расходом воздуха. Научные сообщения. Выпуск 115, М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1974.

43. Клебанов Ф.С. Переходные газовые режимы в угольных шахтах при резком изменении аэродинамических параметров (случай п=1). Изв. АН СССР, «Металлургия и горное дело», №4, 1963.

44. Круглое Ю.В. Автоматизация расчёта сложных вентиляционных сетей на ЭВМ. Стратегия и процессы освоения георесурсов // Материалы науч.

сессии Горного ин-та УрО РАН по результатам НИР в 2002 г. - Пермь: Горный институт УрО РАН, 2003. - С. 202 - 205.

45. Круглое Ю. В. Моделирование систем оптимального управления воздухо-распределением в вентиляционных сетях подземных рудников. // дисс. на соискание учёной степени канд. техн. наук. — Пермь, 2006.

46. Круглое Ю.В. Проблемы автоматизации расчётов вентиляционных сетей горнодобывающих предприятий. Стратегия и процессы освоения георесурсов // Материалы науч. сессии Горного ин-та УрО РАН по результатам НИР в 2003 г. - Пермь: Горный институт УрО РАН, 2003. - С. 226 - 230.

47. Круглое Ю.В. Расчёт сложных вентиляционных сетей на ЭВМ // Изв. вузов. Горный журнал, 2004, №2. - С. 46 -49.

48. Круглое Ю. В., Левин Л. Ю., Зайцев A.B. Моделирование переходных процессов в вентиляционных сетях подземных рудников. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2011. — № 5.

49. Костеренко В.Н. Математическое моделирование нестационарных процессов вентиляции горных выработок угольных шахт //дисс. на соискание уч. ст. кад. техн. наук, Томск, 2011

50. Куликов В.П. Исследование и расчёт утечек воздуха через зоны обрушения железорудных шахт // Изв. вузов. Горный журнал, 1961 №1.

51. Левин Л.Ю., Круглое Ю.В., Исаевич А.Г. Сравнительный анализ современных алгоритмов расчёта вентиляционных сетей. // Изв. вузов. Горный журнал, 2006, №2. - С. 57 - 62.

52. Левин AM., Смирнов В.А., Черкасова А.Я. Расчет многокольцевых городских газовых сетей на ЭВМ. - Газовая промышленность, 1961, №11, с. 3334.

53. Лобачев В.Г. Новый метод увязки колец при расчете водопроводных сетей. - Сан. техника, 1934, №2, с. 8-12.

54. Лобачев В.Г. Вопросы рационализации расчетов водопроводных сетей. М..ОНТИ, 1936. 148 с.

55. Меренков А.П., Хасилев В.Я. Теория гидравлических сетей. М.: Наука, 1985.

56. Местер И.М., Засухин И. К. Автоматизация контроля и регулирования рудничного проветривания, М.: изд. «Недра», 1974

57. Местер КМ. Электропривод и автоматика рудничных вентиляторных установок главного проветривания. М., «Недра», 1964. 166 с.

58. Милетич А.Ф. Утечки воздуха и их расчёт при проветривании шахт. М.: Недра, 1968, 146 с.

59. Минский ЕМ., Максимов Ю.И. Основы расчета сложных газосборных сетей на ЭВМ. - Газовая промышленность, 1962, №10, с. 9-12.

60. Минский Е.М., Максимов Ю.И. Универсальная программа для расчета работы систем "пласт-скважины - газосборная сеть". - Газовая промышленность, 1964, № Ю, с. 5-7.

61. Михайленко В.М. Методы расчёта шахтных вентиляционных сетей с применением ЭВМ. - Киев: Техника, 1974. - 112 с.

62. Мясников А.А., Патрушев М.А. Основы проектирования вентиляции шахт. -М.: Недра, 1971.

63. Нерретер В. Расчёт электрических цепей на персональной ЭВМ: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 220 с.

64. Пучков Л.А. Аэрогазодинамические основы оперативного управления вентиляцией высокопроизводительных угольных шахт: Дис. докт. техн. наук, М.: 1974,386 с.

65. Пучков Л.А. Аэродинамика подземных выработанных пространств, М.: МГГУ, 1993.

66. Пучков Л.А., Бахвалов Л.А. Методы и алгоритмы автоматического управления проветриванием угольных шахт. - М.: Недра, 1992. - 399 с.

67. Пучков Л.А., Каледина И.О. Динамика метана в выработанных пространствах угольных шахт. М.: Издательство Московского государственного горного университета. 1995. - 313 с.

68. Пшеничный Б.Н. Расчет энергетических сетей на ЭВМ. - Журн., вычисл. матем. и мат. физики 1962, № 5, с. 942-947.

69. Романченко С.Б., Клебанова Н.М. Усовершенствованный алгоритм решения сетевой вентиляционной задачи // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. НИИГД. - Донецк, 1993. - С. 65 - 68.

70. Рудничная вентиляция: Справочник/ Н.Ф. Гращенков, А.Э. Петросян, М.А. Фролов и др., Под ред. КЗ. Ушакова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1988.-440 с.

71. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт: Государственный нормативный акт об охране труда. К.: Основа, 1994. 312 с.

72. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1. М.: Наука, 1970

73. Скрипник В.Ф., Такайшвили М. К, Толмачев а Н.И. Типовые программы для расчетов сложных гидравлических цепей. - В кн.: Методы мат. моделирования и использования ЭВМ в энергетике: Тез. докл. науч. сессии. Иркутск: Иркут. кн. изд-во, 1963, с. 101-104.

74. Ставровский Е.Р., Сухарев М.Г. Универсальная программа расчета газосборных сетей. - Газовая промышленность, 1965, №7, с. 10-11.

75. Стариков М.А., Тургеля А.К, Болбат И.Е. Проветривание выемочных участков в аварийных условиях. // Горноспасательное дело: Сб. науч. тр. ВНИИГД. Донецк, 1973. - С. 41 - 44.

76. Сухарев М.Г. Об одном методе расчета газосборных сетей на вычислительных машинах. - Изв. вузов. Нефть и газ, 1965, № 6, с. 48-52.

77. Толмачева Н.И., Хасшев В.Я. Программа расчета многокольцевых гидравлических сетей увязочным методом. М.: ГИПРОТИС Госстроя СССР, 1965, вып. 1-4. 21с.

78. Ушаков КЗ. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. М.: Недра, 1975, 167 с.

79. Ушаков КЗ., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И.. Аэрология горных предприятий. М.: Недра, 1987. 421 с.

80. Фельдман Л.П., Святный В.А. Переходные газодинамические процессы в выработанном пространстве при изменении режима проветривания участка. — В кн.: «Разработка месторождений полезных ископаемых», № 4. Киев, 1965, с. 92-106.

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

82. Xаснлев В.Я. Линейные и линеаризованные преобразования схем гидравлических цепей. - Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1964, №2, с. 231-243.

83. Хасилев В.Я. Элементы теории гидравлических цепей. - Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1964, № 1, с. 69-88.

84. Хасилев В.Я. Элементы теории гидравлических цепей: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Новосибирск: Секция техн. наук Объединенного ученого совета СО АН СССР, 1966. 98 с.

85. Хасилев В.Я., Светлов КС, Такайшвили М.К. Метод контурных расходов для расчета гидравлических цепей. Иркутск, Москва: СЭИ СО - ВИНИТИ АН СССР, 1968, № 339-68 деп. 110 с.

86. Цой С., Рогов Е.И. Основы теории вентиляционных сетей. - Алма-Ата, 1965.

87. Цой С., Рязанцев Г.К Принцип минимума и оптимальная политика управления вентиляционными и гидравлическими сетями. Алма-Ата: Наука, 1968. 258 с.

88. Чарный И.А. Основы подземной гидравлики. М.: Гостоптехиздат, 1956.

89. Швец Г.А., Карбовский Ю.М., Тян Р.Б. Определение статических и динамических характеристик выемочного участка как объекта регулирования по газовому фактору. — В кн.: «Совершенствование проветривания шахт». М., «Недра», 1971, с. 38-42.

90. Шейдеггер А.Е. Физика течения жидкостей через пористые среды. М.: Гостоптехиздат, 1960, 250 с.

91. Щелкачев В.Н., Лапук Б.Б. Подземная гидравлика. М.: Гостоптехиздат, 1949.

92. Шкундин С.З., Иванников А.Л., Зинченко И.Н. Расчёт вентиляционных сетей угольных шахт методом межузловых депрессий. - Уголь. - 2009. -№1.- С. 35-37.

93. Ярцев В.А. Аэродинамическое сопротивление обрушений // Изв. вузов. Горный журнал, 1966 №2.

94. Cross Н. Analysis of flow in networks of conduits or conductors. Urbana, Illinois: Eng. Exp. Station of Univ. of Illinois, 1936, November, Bull. N 286. 29 P-

95. Dubin Ch. Analysis of mesh networks by digital computer. - International Watei Supply Congress. Special Subject N 7. Stockholm, 1964, June.44 p.

96. Duffy F.L. Gas network analysis programm for hign-speed computer. - GAS (USA), 1958, vol. 34, N6,p.47-54.

97. Hoag L.N., Weinberg G. Pipeline networks analysis by electronic digital computer. - Journ. of Am. Water Works Ass., 1957, vol. 49, N 5, p. 517-534.

98. Kirchhoff G. Uber die Auflösung der Gleichungen, auf welche man bei der Untersuchung der linearen Verteilung galvanischer Strome geführt wird. Ann. Phys. Chem. 72 (1847) -p. 497-508.

99. Maxwell J.C. A treatise of electricity and magnetism. Oxford, 1983, vol. 1, chapt. 6.

100. McPherson M.J., Brunner D.J., 1983. An Investiqation into the Ventilation of a Longwall Districte in a Coal Mine, Final Report to the US DOE, 152 p.

101. Paul B.C. et al., 1989 Prediction of Air Flows Through Broken Rock by Finite

xL

Difference Grids, Proceedings of the 4 US Mine Ventilation Symposium, Berkely, California.

102. Romanchenko S.B., Smirnov O.V. Monitoring and Computer-based Modeling of fires in Networks // 9th International Symposium of Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, "Developments for the 21th Century", Italy, 1997.

103. Wilson G.G., Kniebs D. V. Distribution system analysis with the electronic digital computer. - GAS (USA), 1956, vol. 32, N8, p. 37-44.

104. Танцов П.Н. Актуальность перехода к динамическому расчёту шахтных вентиляционных сетей, // Горный информационно-аналитический бюллетень, (технический журнал), 2013 -№8, С. 345 - 349.

105. Танцов П.Н. Переходные аэродинамические режимы в шахте - как источник чрезвычайных ситуаций, // Горный информационно-аналитический бюллетень (технический журнал), отдельные статьи - Динамическое моделирование воздухораспределения в шахте как средство предотвращения чрезвычайных ситуаций, 2013 - №6, С. 3 - 7.

106. Танцов П.Н. Моделирование нештатных аэрогазодинамических процессов на выемочных участках угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень (технический журнал), отдельные статьи - Динамическое моделирование воздухораспределения в шахте как средство предотвращения чрезвычайных ситуаций, 2013 - №6, С. 8 - 14.

107. Шкундин С.З., Петров А.Г., Вановский В.В., Танцов П.Н. Динамический расчёт шахтных вентиляционных сетей [Текст] / МГГУ, М., 2013. - 8 е.: -Деп. в изд. «Горная книга» 11.06.13 №978/09-13.

108. Шкундин С.З., Иванников A.JI., Танцов П.Н. Повышение сходимости метода межузловых депрессий при расчёте шахтных вентиляционных сетей,

// Горный информационно-аналитический бюллетень, (технический журнал), издательство «Горная книга», 2011, отдельный выпуск №6, С. 422 -

109. Жердев A.A., Петров Е.Г., Танцов П.Н. Прикладное программное обеспечение акустического спирометра, // Горный информационно-аналитический бюллетень (технический журнал), отдельные статьи — Математическое обеспечение САПР акустического спирометра и прикладное программное обеспечение спирометрии, 2011 - №7, С. 8 - 12.

427.