Трофимов В.О. (канд. техн. наук, ДонНТУ), Кавєра О.Л. (канд. техн. наук, ДонНТУ), Бєлоумцева Д.С. (магістр, ДонНТУ), Белой О.І.(магістр, ДонНТУ) .

---

Источник:

Промышленная безопасность и вентиляция подземных сооружений в XXI столетии:Материалы Международной научно-практической конференции посвященной 90-летию Донецкого национального технического университета. – Донецк: ДонНТУ. – 2011. – 168 С.

---

В статті розглядаються особливості моделювання закорочування вентиляційного потоку за допомогою компьютерної моделі шахтної вентиляційної мережі.

Необхідність моделювання закорочування вентиляційного потоку виникає в усіх випадках коли визначається стійкість провітрювання гірничих виробок. В нормальних умовах роботи шахти це робиться у відповідності до вимог «Руководства по проектуванню вугільних шахт» [1]. Раптове закорочування як наслідок руйнування вентиляційних шлюзів або порушення умов їх експлуатації може призвести до порушення стійкості провітрювання і загазування гірничих виробок. В аварійних умовах (при виникненні пожежі), кероване закорочування вентиляційного потоку розглядається як аварійний вентиляційний режим [2]. Цей аварійний режим використовують для зменшення активності горіння або керованого перекидання вентиляціного потоку в аварійних гілках-диагоналях. Різниця між методиками моделювання закорочування полягає у різних підходах до визначення аеродинамічних опорів шляхів закорочування. Для моделювання закорочування необхідно заздалегідь визначити аеродинамічний опір виробок з відкритими вентиляційними дверима.

Моделювання закорочування вентиляційного потоку в компьютерній моделі відбувається за простим сценарієм. Перший крок – зменшення аеродинамічного опіру гілки-виробки з вентиляційними дверями. Другий – моделювання нового розподілу повітря (в програмному комплексі «IRS Вентиляція шахт – ЕПЛА» результати моделювання потрапляють на екран монітору після натискання клавіши F₂). Подальше кроки пов’язані з аналізом результатів моделювання.

Отже, реальні фізичні дії (відчинення вентиляційних дверей в гірничий виробці) імітують зменшенням числа, яке визначає аеродинамічний опір гілки-виробки в комп’ютерній моделі шахтної вентиляційної мережі. У відповідності до «Руководства…» [1] для визначення опору шляху закорочування необхідно зменшити нормальний опір гілки в сто разів.

Для моделювання закорочування як аварійного вентиляційного режиму використовують результати вимірів або розраховують опір в залежності від розміру прорізу відкритих дверей [2]. Середня величина опору прорізу для відкритих дверей складає 0,069 Па с²/м⁶ [2]. В програмному комплексі «IRS Вентиляція шахт – ЕПЛА» аеродинамічний опір прорізів визначають як опір вентиляційного вікна.

Розглянемо можливі наслідки закорочування на прикладі спрощеноі схеми частини шахти (рис.1) з двома паралельними виробками (1-2-3-4 і 5-6-7-8).

,

Рис. 1 Спрощена схема частини шахти

Припустимо. що пожежа виникла на ділянці 2-3. Для зменшення швикості розповсюдження пожежі передбачається закорочування вентиляційного потоку через вентиляційний шлюз у виробці 2-7. Зменшення опору сбойки 2-7 призведе до значного збільшення витрати повітря в цій виробці, зменшенню витрати повятря на ділянці 2-3 (за місцем закорочування по ходу вентиляційного потоку) і незначного збільшення (не більше ніж у 1,35 рази) витрати повітря на ділянці 1-2 (до місця закорочування). Витрати повітря через відкриті вентиляційні двері можуть збільшуватися, в середньому, в 13,2 разів (максимальне збільшення – в 103 рази). Такі зміни витрат повітря типові для всіх випадків закорочування (окрім випадків опрокидування потоку повітря за місцем закорочування).

В загальному випадку кількісна оцінка розподілу повітря показує, що виконується властивість мережі для вузла [3]: зміна витрати повітря в гілці-регуляторі (Q_2-7) дорівнює сумі змін витрат повітря за місцем закорочування (Q_2-3) і перед ним (Q_1-2)

Q_2-7 = Q_2-3 + Q_1-2

В деяких випадках закорочування може призвести до опрокидування вентиляційного потоку у виробці за місцем закорочування (по ходу вентиляційного потоку). Так, наприклад, після відкривання дверей в гілці-виробці № 176 (рис.2) вентиляційний потік в гілці № 178 змінює напрямок руху.

У випадку, коли закорочування вентиляційного потоку зроблено для зменшення швидкості розповсюдження пожежі в аварійній виробці, опрокидування може ускладнити ліквідацію пожежі.

,

Рис. 2 Схема частини шахтної вентиляційної мережі в комп’ютерній моделі

Для зменьшення впливу закорочення на розподіл повітря в реальних умовах слід передбачати підвищення опору виробки з відкритими дверима. Наприклад, відчинити двері частково або встановити між перемичками шлюза додаткові прорізи.

Перелік літератури:

1. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К. «Основа», 1994, 312 с.

2. Болбат И.Э., Лебедев В.И., Трофимов В.А. Аварийные вентиляционные режимы в угольных шахтах. – М.: Недра. – 1992. – 206 С.

3. Трофимов В.О., Булгаков Ю.Ф., Кавера О.Л., Харьковой М.В. Аерологія шахтних вентиляційних мереж/ Монографія. Норд-Прес, Донецьк, 2009. – 87с