Источник: Вісті Донецького гірничого інституту: Всеукраїнський науково-технічний журнал гірничого профілю/ Донецьк: ДонНТУ, 2010. — №2, С.237-240.
В статті розглядається сценарій компьютерного моделювання комбінованого аварійного режиму вентиляції шахти. Наведено особливості моделювання і визначення величини максимальної природної тяги в шахтних стволах.
Ключові слова: компьютерне моделювання, аварійний вентиляційний режим, комбінований режим вентиляції шахти, сценарій компьютерного моделювання, природна тяга.
Комбіновані режими вентиляції шахти передбачаються в планах ліквідації аварій на усіх шахтах України з декількома вентиляторами (два і більше). Цей аварійний режим вентиляції шахти необхідно використовувати у разі виникнення пожежі в самому вентиляторі головного провітрювання, в каналі вентилятора або в стволі поблизу вентилятора. Мета використання цього режиму вентиляції — запобігти потраплянню пожежних газів у виробки шахти після аварійної зупинки вентилятора головного провітрювання
Комбінований режим вентиляції шахти передбачає зупинку аварійного вентилятора і реверсування усіх інших вентиляторів шахти. Тому, сценарій моделювання цього режиму вентиляції містить моделювання дії природної тяги в вентиляційних контурах з вертикальними і похилими виробками, реверсування усіх вентиляторних установок (окрім аварійної) і моделювання зупинки аварійного вентилятора.Комбіновані режими вентиляції шахти передбачаються в планах ліквідації аварій на усіх шахтах України з декількома вентиляторами (два і більше). Цей аварійний режим вентиляції шахти необхідно використовувати у разі виникнення пожежі в самому вентиляторі головного провітрювання, в каналі вентилятора або в стволі поблизу вентилятора. Мета використання цього режиму вентиляції ? запобігти потраплянню пожежних газів у виробки шахти після аварійної зупинки вентилятора головного провітрювання.
Особливість моделювання планового комбінованого режиму вентиляції (перевірка ефективності цього режиму в умовах реальної шахти відбувається двічі на рік, одразу після перевіркі загальношахтного реверсування вентиляції) залежить від пори року. Необхідно заздалегідь визначити максимально можливі величини позитивної (холодна пора року) і негативної (тепла пора року) природної тяги, яка може виникнути в контурах шахтних стволів. Інакше кажучи, при моделюванні аварійних режимів вентиляції необхідно враховувати максимально можливу дію природних факторів, а не таку яка виникає під час планової перевірки, чи діє під час депресіонної зйомки. Так, наприклад, максимальна позитивна природна тяга в шахтних стволах може виникнути не взимку, а весною після відключення калориферів. Весною температура повітря на поверхні землі може коливатися від плюс 20-26оС вдень до мінус 3-5 вночі. Таким чином, планова перевірка ефективності реверсивного чи комбінованого режиму провітрювання шахти відбувається без врахування дії максимально можливої природної тяги. Це вказує на те, що питання моделювання шахтних аварійних вентиляційних режимів є актуальною практичною і науковою задачею.
Для зменшення похибки моделювання комбінованого режиму треба попередньо визначити опір зупиненої вентиляторної установки. Депресія зупиненої вентиляторної установки визначається як різниця статичного тиску між каналом вентилятора (точка на поверхні каналу перед колесом вентилятора) і поверхнею землі, а втрата повітря через зупинений вентилятор вимірюється в каналі цього вентилятора (виміри необхідно робити під час планової перевірки комбінованого режиму провітрювання шахти). Необхідно також виміряти витрати повітря в тому стволі шахти, де зупинено вентилятор.
Загальний вигляд сценарію моделювання комбінованого режиму розглянемо на прикладі спрощеної схеми вентиляції шахти з двома вентиляторними установками (рис.1, ВГП № 1 і ВГП № 2).
Природна тяга (he) діє в трьох вентиляційних контурах: 3-12-13-14-2-3 (he1), 3-12-11-8-7-6-4-3 (he2), 11-10-9-8-11 (he3). Перший і другий контури відкриті, тобто замикаються через поверхню землі. Третій контур вміщує виробки уклінного поля.
Загальний сценарій моделювання комбінованого режиму вентиляції шахти може передбачати наступні дії (послідовність моделювання повинна передбачати послідовність дій у реальному житті – при пожежі необхідно спочатку забезпечити реверсування усіх вентиляторів крім аварійного, а потім зупинити аварійний вентилятор):
— моделювання дії природної тяги; моделювання відбувається введенням в гілки-стволи (гілка-ствол ? це гілка комп’ютерної моделі шахтної вентиляційної мережі, яка моделює шахтний ствол) додаткової депресії; якщо напрямок дії природної тяги співпадає з напрямком дії вентилятора головного провітрювання, то додаткова депресія має знак плюс (+), в протилежному випадку — мінус (-); в контурі 3-12-13-14-2-3 природна тяга he1 протидіє роботі вентилятора ВГП № 1 в реверсивному режимі (рис.2);
— моделювання реверсивного режиму роботи вентиляторної установки ВГП № 1 (1-14); моделювання реверсивного режиму відбувається згідно сценарію реверсування вентиляції шахти [1];
— моделювання зупинки вентилятора ВГП № 2; зупинка вентилятора моделюється виділенням додаткової депресії з гілки, яка моделює вентилятор (6-5);
— моделювання розподілу повітря після відтворення необхідних змін у комп’ютерній моделі шахтної вентиляційної мережі (після моделювання зупинки вентилятора необхідно змінити аеродинамічний опір гілки, яка моделює зупинений вентилятор і опір шляхів зовнішніх підсмоктувань);
— аналіз результатів моделювання (комбінований аварійний режим вентиляції шахти вважається ефективним якщо по стволу 7-6 повітря йде знизу до гори).
Останній пункт сценарію потребує особливої уваги. Його виконання потребує фахових знань в питаннях взаємодії вентиляторів головного провітрювання і природної тяги в шахтній вентиляційній мережі [2]. Під час аналізу необхідно розглядати стійкість вентиляційних потоків у гілках-виробках де моделюється дія природної тяги. В разі порушення стійкості провітрювання (наприклад, повітря рухається в напрямку протилежному тому, що передбачається в плані ліквідації аварії) необхідно розробляти і передбачати в планах ліквідації аварій заходи, які запобігають порушенню правил безпеки.
— розробка сценарієв і методичного забезпечення для моделювання аварійних вентиляційних режимів є актуальною науковою задачею.
— моделювання загальношахтних аварійних вентиляційних режимів дозволяє врахувати максимальну дію природної тяги в шахтних стволах і передбачити можливі негативні наслідки ії впливу на стійкість вентиляційних потоків у гірничих виробках.
— результати комп’ютерного моделювання аварійних вентиляційних режимів, передбачених в планах ліквідації аварій, дозволяють заздалегідь розробити заходи які підвищують безпеку шахтарів і гірничорятувальників в аварійних умовах.