Цели и задачи магистерской работы
Предпологаемая научная новизна
Краткое изложение результатов магистерской работы
Цель работы - разработка возможных мер по повышению безопасности выхода людей из зоны распространения пожарных газов при пожарах в наклонных выработках с нисходящим проветриванием, разработанных на основе использования виртуальной модели шахтной вентиляционной сети шахты им. С. М. Кирова. Сделать анализ распределения воздуха и схемы вентиляции. Разработать компьютерную модель шахты с помощью программы «IRS Вентиляция - ПЛА».
Полученные результаты позволяют прогнозировать условия спасения людей при авариях и разрабатывать мероприятия по повышению безопасности труда горнорабочих.
На практике, оценка устойчивости вентиляционных потоков производится только для выработок с нисходящим проветриванием и в тех случаях, когда проветривание не устойчиво, включают эти выработки в зону обще шахтного реверсирование вентиляционных потоков. В современных условиях на некоторых шахтах Украины зона реверсирования распространяется в выемочных участков.
Анализ условий применения общешахтного реверсирования при подземных пожарах показывает, что в некоторых случаях существует угроза опрокидывания вентиляционных потоков и в реверсивном режиме проветривания.
Расчеты устойчивости вентиляционных потоков при пожарах в горных наклонных выработках, проводяться на всех угольных шахтах при подготовке планов ликвидации аварий. Основу этих расчетов составляет определение тепловой депрессии пожара и моделирования ее действия в шахтной вентиляционной сети.
Впервые проведена оценка устойчивости с использованием четырех различных методик определения сопротивления пути закорачивания:
— уменьшение сопротивление ветвей соответствующих типов в 100 раз;
— определение сопротивления пути закорачивания как суммы сопротивления выработки и сопротивления дверного проема;
— использовать величину среднего сопротивления пути закорачивания, которое составляет 0,69;
— расчет сопротивления путей закорачивания, по формуле для вентиляционного окна.
На основании полученных в ходе магистерской работы результатов будет проведено сравнение и сделан вывод о том, какой из вышеперечисленных методов является наиболее точным.
ОП шахта им.С.М.Кирова основана на базе одноименного шахтоуправления, в которое входило две шахты - шахта №1 им.С.М.Кирова и шахта Кировская-Западная. Шахта №1 им.С.М.Кирова была сдана в эксплуатацию в 1947 году с проектной производственной мощностью 90 тыс. тонн в год. Шахта Кировская-Западная была введена в эксплуатацию в 1948г. с производственной мощностью 100 тыс. тонн в год.
Производственная мощность шахты на 1.01.2007г. - 600 тыс.тонн.
Категория шахты по метану - опасная по внезапным выбросам.
Шахтой ведется отработка пластов l1 и h10в
Пласт l1 относится к опасным по взрывам угольной пыли. Пласт h10в неопасен. Пласт l1,относятся к угрожаемым с глубины 320 м, а пласт h10в с глубины 230 м.
Поле бывшей шахты №1 им.С.М.Кирова вскрыто 3 вертикальными стволами (клетьевым, вентиляционным на пласт K42н, вентиляционным на г.475 м), наклонным стволом на пласт l8-1 и для подачи свежей струи воздуха на гор.475м пробурена воздухоподающая скважина d=3.2 м.
Поле бывшей шахты Кировская-Западная вскрыто 3 вертикальными стволами (клетевым, скиповым, вентиляционным) шурфом "0" и тремя наклонными стволами на пласт h10в: наклонным воздухоподающим стволом, наклонным конвейерным стволом и наклонным вентиляционным стволом.
Промышленные запасы угля по шахте на 1.01.2009 года составляют 16,445 млн. тонн. Подготовленные запасы - 814 тыс.тонн. Запасы по маркам угля: К – 0,103млн.т. Т – 13,983млн.т. ОС – 2,359млн.т.
В 2011 году планируется добыча угля двух марок: марок К в объеме 190 тыс. тонн. отгружаемого на ЦОФ "Колосниковская" для коксования, и добычу угля в объеме 265 тыс.тонн марки Т на энергетические нужды. Общий объем добычи - 455 тыс.тонн.
Технология решения задач рудничной вентиляции с применением программного комплекса "IRS Вентиляция - ПЛА", является определенной последовательностью действий, включающий этап подготовки исходной информации. На этом, начальном этапе, необходимо подготовить схему вентиляции шахты до ввода ее в компьютер. Особенностью такой подготовки является подача схемы вентиляции в виде определенной последовательности (сети) связанных, между собой, веток. Каждый узел сети связывает между собою две или более выработки (ветви) или части выработки, как правило, кодирование схем вентиляции проводится при подготовке шахты к депрессионной съемке. При этом каждому узлу и ветви на схеме, присваивается определенный номер.
Такая нумерация позволяет идентифицировать все выработки шахты или их части и определять фактическое направление движения воздуха в них. При подготовке схемы вентиляции шахты, для представления ее в электронном виде, недопустимо ее упрощения. Под упрощением подразумевается объединение нескольких узлов вентиляционной сети в один или представление на схеме вентиляции, последовательного соединения нескольких выработок одной ветвью.
Необходимость такого детального представления схемы вентиляции в компьютере объясняется тем, что в последовательном соединении выработок могут быть участки с разными углами наклона и геометрическими параметрами, которые формируют различные условия развития пожара и передвижения людей. При упрощении схемы вентиляции, когда несколько узлов, которые являются местами сопряжения (соединения) горных выработок, заменяются одним ("стягиваются в один"), также возможны ошибки в построении зоны распространения пожарных газов, оптимальных маршрутов движения людей и моделировании воздействия тепловых источников тяги (естественная тяга, тепловая депрессия пожара).
Устойчивость проветривания рассчитывается на ПЭВМ с помощью программного комплекса "IRS Вентиляция ПЛА". Сначала определяем нормальное воздухораспределение в шахтной вентиляционной сети. Источником исходной информации появляются депрессионные съемки. Главной особенностью расчета является учет действия естественной тяги. Естественная тяга, действующая в стволах, наклонных выработках выемочных полей и участках, определяется по данным, которые приводятся в отчетах о депрессионной съемке.
В первом случае соответствующее значение естественной тяги вводят в ветку, моделирующий участок ствола с исходящей струей, примыкающей к каналу вентилятора главного проветривания, во втором - в верхней части наклонной выработки с исходящей струей выемочного поля, а в третьем - в наклонную выработку выемочного участка
В выемочных полях, где исходящая струя выдается по нескольким наклонным выработкам, естественная тяга вводится в верхнюю часть каждой из этих выработок. Значение естественной тяги во всех случаях принимают максимальным, рассчитанным по измерениям температур для самой холодной поры года.
Устойчивость вентиляционного потока в горных выработках при пожаре оцениваем после введения в наклонную выработку источника тяги, моделирующей тепловую депрессию пожара. Нарушение устойчивости проветривания при пожаре возможно в тех выработках, где после введения тепловой депрессии останавливается или изменяется направление движения вентиляционного потока. Тепловая депрессия пожара определяется с учетом возможного места его возникновения. Причем, при возникновении пожара в выработке с нисходящим вентиляционным потоком, величину тепловой депрессии и ветку, куда будет вводиться источник тяги, следует определять с учетом нормального направления движения потока воздуха.
Если в результате расчета установлено, что под действием тепловой депрессии может произойти опрокидывание вентиляционного потока, то необходимо предусмотреть мероприятия по повышению устойчивости проветривания. Повысить устойчивость проветривания наклонной выработки при пожаре можно двумя способами: уменьшением тепловой или увеличением критической депрессии. Однако повлиять на изменение тепловой депрессии можно в очень ограниченной степени. Поэтому практическое значение имеет второй способ - повышение критической депресии.
Разработку рекомендаций по повышению устойчивости проветривания следует начинать с анализа схемы проветривания аварийного участка. Выделяют контур, в котором в случае опрокидывания вентиляционного потока будут рециркулировать продукты горения. На рисунке 4 показан контур рециркуляции для случая пожара в уклоне (см. рис.1). Этот контур состоит из двух частей, соединенных параллельно. Пожарная &ndash включает несколько ветвей, соединенных последовательно и параллельно. После опрокида воздушного потока под действием тепловой депрессии направление движения воздуха в пожарной части контура меняется на противоположную. В этом заключается ее характерная особенность. Внешняя часть контура образована сбойкой, в которой направление движения воздуха после опрокидывания вентиляционного потока не меняется. Следует отметить, что сбойка является лишь частью внешней сети. По сути внешней частью контура есть вся шахтная сеть за исключением пожарной части.
Современное состояние угольных шахт Украины характеризуется сложными экономическими и горно-геологическими условиями. Повышается глубина ведения горных работ, что приводит к повышению температуры воздуха, ухудшению условий проведения и поддержания горных выработок. Безопасность схем вентиляции уменьшается вследствие повышения длины горных выработок. В этих условиях вопрос вентиляции угольных шахт приобретают особый вес. Они имеют прямую связь с охраной труда и их решения на современном уровне является залогом повышения безопасности труда.
В последние двадцать лет получило распространение использование программного обеспечения для моделирования вентиляционных сетей угольных шахт. Эти программные комплексы позволяют автоматизировать ряд вопросов связанных с прогнозированием и регулированием распределения воздуха в шахтных вентиляционных сетях, а также подготовку и поддержание планов ликвидации аварий.
1.«Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт».Киев 1994г.
2. Правила безопасности в угольных шахтах. — М.: Недра, 1986, — 387с.
3.Болбат И.Е., Лебедев В.И., Трофимов В.А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах — М.: Недра, 1992 г.,— 204с
4.Трофимов В.О., Булгаков Ю.Ф., Кавєра О.Л., Харьковий М.В. Аерологія шахтних вентиляційних мереж. — Донецьк, 2009. — 87 с.
5.Лебедев В.И. Исследование вентиляционных режимов при пожарах в уклонних полях шахт Донбасса: Автореф. дис. …канд. техн. наук — Донецк, 1974.— 19 с.
6.Рекомендації по вибору ефективних режимів провітрювання шахт при аваріях// НДИІД. — Донецьк. — 1995. — 165 с.
7.Каледіна І.О., Романченко С.Б., Трофимов В.О. Комп'ютерне моделювання шахтних вентиляційних мереж: Методичні вказівки. — М.: Видавництво МГГУ. 2004 72 с.
8.Каледіна І.О., Романченко С.Б., Трофімов В.О., Горбатов В.А. Комп'ютерне моделювання задач протиаварійного захисту шахт: Методичні вказівки. — М.: Видавництво МДГУ. 2004 — Частина 1. — 45 с.
9.Перемычки шахтные Электронный ресурс. – Режим доступа:[http://www.sp-ufa.ru/catalog17.htm]