Автор: Трофимов В.А.
Источник: Трофимов В.А Конспект лекций по Компъютерному моделированию аварийных вентиляционных режимов

Питання аварійної вентиляції торкаються усіх підземних споруд які мають штучну чи природну вентиляцію. До аварійних вентиляційних режимів відносять спеціальні режими вентиляції споруди які необхідно запроваджувати в разі виникнення аварії. Найбільш поширеною і небезпечною для людей аварією вважається пожежа. Небезпечними наслідками пожежі є виділення великої кількості тепла і отруєння повітря. Високотемпературне полум’я руйнує споруду і дезорганізує вентиляцію, а виділення окислу вуглецю і інших отруйниї домішок робить повітря непридатним для дихання людей. Причиною пожежі може бути раптовий вихід з ладу механічного чи електричного обладнання, дія природних чинників чи недбалість людей. Раптова відмова механічного або електричного обладнання, дія природних чинників або недбалості можуть викликати пожежу.

Для вирішення питань аваріної вентиляції використовуються комп’ютерні моделі вентиляційних мереж підземних споруд. Такі моделі дозволяють моделювати дію аварійних чинників в підземній споруді і розробляти аварійні режими, які забезпечують як безпечну евакуацію людей, так і дію спеціальних служб які ліквідують аварію чи її наслідки.

Загальна характеристика вентиляційних систем підземних споруд

Аварійні вентиляціонні режими використовують при виникненні пожежі у вугільних шахтах, рудніках, метрополітенах, автомобільних і залізничних тунелях. Всі підземні споруди обладнані системою штучної вентиляції яка забезпечує рух повітря в нормальних і аварійних умовах (у залізничних тунелях штучна вентиляція може використовуватися тільки у випадку аварії).
Вентиляційна система піземної споруди представляє із себе сукупність вентиляторів, гірничих виробок (тунелів), з'єднань виробок, вентиляційного обладнання і споруд для регулювання розподілу повітря між виробками (тунелями). Найбільш простими є системи вентиляції залізничних і автомобільних тунелів. В загальному випадку ці системи (чи її окремі частини) складаються з одного чи декількох паралельних (2-3) транспортніх тунелів і вертикальних гірничих виробок (стволи, шурфи) обладнаних вентиляторами.
В гірській місцевості відпрацьоване повітря видаляється з тунелів на поверхню землі по вертикальних виробках. Із підводних тунелів вентилятори видаляють повітря по спеціальним вентиляційним каналам які розташовані паралельно тунелям . Короткі автомобільні тунелі провітрюються осьвими вентиляторами місцевого провітрювання які встановлюють вздовж тунелів під покрівлею (каскадна схема).
Вентилятори встановлюють групами по два-три поруч. Відстань між вентиляторами визначають з урахуванням шляху руху вільного струменю повітря під покрівлею тунеля.

На шахтах і рудніках використовується всмоктувальний, нагнітальний і комбінований засіб вентиляції. На шахтах і рудніках України використовується всмоктувальний засіб провітрювання. В шахту повітря потрапляє по вертикальних або похилих стволах. Біля ствола, по якому повітря видаться із шахти, встановлюють вентилятори головного провітрювання. Вентилятори поєднуть зі стволами спеціальними каналами. Вентилятор разом з каналом називають вентиляторною установкою.
На більшості вугільних шахт діють декілька (більше ніж дві) вентиляторних установок. Шахти відрізняються кількістю стволів по яким повітря надходить до шахти і видається із них. Схеми вентиляції деяких вугільних шахт і рудників (наприклад, сланцевих) дуже складні. Схеми вентиляційних з’єднань (схеми вентиляційної мережі) підземної частини таких підприємств можуть вміщувати більше ніж 600 гілок.

Гілкою називають зображення виробки (тунелю) чи її частини у вигляді лінії між двома вузлами. Вузол — це зображення сполуки декількох виробок у вигляді маленького кола.

Аварійні вентиляційні режими (АВР) — це режими провітрювання шахти, групи виробок або окремої виробки, що вживаються після виникнення аварії.

При виборі аварійного вентиляційного режиму необхідно враховувати наступні чинники: місце виникнення аварії, місцезнаходження людей захоплених аварією, стан вентиляційних споруд і гірських виробок, можливість утворення вибухонебезпечної концентрації метану, стан реверсивних пристроїв, величину і напрям дії теплових джерел тяги (природна тяга, теплова депресія пожежі), число і розташування вентиляторів головного провітрювання.

Вентиляційні режими, вживані в ході ліквідації аварій, повинні забезпечувати безпеку шахтарів та рятувальників. В планах ліквідації аварій і в ході ліквідації аварії можуть застосуються наступні вентиляційні режими:
— що існує до виникнення аварії, без зміни напряму руху вентиляційних потокив і режимів роботи вентиляторів головного провітрювання;
— що існує до виникнення аварії із збільшенням або зменшенням витрат повітря у виробках аварійної ділянки;
— загальношахтне реверсування вентиляційних потокив;
— зупинка вентиляторів головного провітрювання;
— комбіновані режими, при яких поєднуються окремі аварійні вентиляційні режими або їх елементи;
— місцеве реверсування вентиляції;
— закорочування вентиляційних потоків для збільшення або зменшення витрати повітря у виробках аварійної ділянки;
— ізоляція аварійної ділянки для запобігання надходження повітря до вогнища горіння.

Загальна характеристика аварійних вентиляційних режимів.

При виникненні аварій у вугільних шахтах найчастіше застосовуються загальношахтне реверсування вентиляції, закорочування і місцеве реверсування вентиляційних потокив, збільшення або зменшення витрати повітря в окремих гірничих виробках або частинах шахти за допомогою стаціонарних і переносних регуляторів (пожежні і вентиляційні двері, переносні быстровозводимые перемички).
Залежно від місця виникнення пожежі (канал вентилятора, вентилятор) застосовуються комбіновані режими провітрювання шахти (реверсування або зупинка одного з вентиляторів) або послідовно (один за іншим) здійснюються декілька аварійних режимів. Наприклад, місцеве реверсування або закорочування вентиляційного потоку, може бути проведено після общешахного реверсування вентиляції. Крім того, після виконання всіх заходів передбачених у позиції ПЛА), можна перейти до «нормального» (що існував до аварії) режиму провітрювання шахти і так далі.
При гасінні пожеж в ізольованих ділянках шахти можуть застосовуватися спеціальні аварійні вентиляційні режими (рециркуляція і багатократне реверсування вентиляційного потоку) і різні способи зниження витоків повітря через ізольовані ділянки.