Цілі і задачі магістерської роботи
Короткий виклад результатів магістерської роботи
Мета роботи – розробка можливих заходів по підвищенню безпеки виходу людей із зони розповсюдження пожежних газів при пожежах в похилих виробках з низхідним провітрюванням, розроблених на основі використання віртуальної моделі шахтної вентиляційної мережі шахти ім. С.М.Кірова. Зробити аналіз розподілу повітря та схеми вентиляції. Розробити комп’ютерну модель шахти за допомогою програмного забезпечення «IRS Вентиляция – ПЛА». .
Отримані результати дозволяють прогнозувати умови рятування людей при аваріях і розробляти заходи щодо підвищення безпеки праці гірників.
На практиці, оцінка стійкості вентиляційних потоків проводиться лише для виробок із низхідним провітрюванням і у тих випадках, коли провітрювання не стійке, включають ці виробки в зону загально шахтного реверсування вентиляційних потоків. У сучасних умовах на деяких шахтах України зона реверсування розповсюджується до виїмкових дільниць.
Аналіз умов застосування загально шахтного реверсування при підземних пожежах показує, що в деяких видадках існує загроза перекидання вентиляційних потоків і в реверсивному режимі провітрювання.
Розрахунки стійкості вентиляційних потоків при пожежах у гірничих похилих виробках, проводяться на всіх вугільних шахтах при підготовці планів ліквідації аварій. Основу цих розрахунків складає визначення теплової депресії пожежі й моделювання її дії в шахтній вентиляційній мережі.
Вперше проведена оцінка стійкості з використанням чотирьох різних методик визначення опору шляху закорочування:
— зменшення опору гілок відповідних типів у 100 разів;
— визначення опору шляху закорочування як суми опору виробки і опору дверного отвору;
— використовувати величину середнього опору шляху закорочування, що становить 0,69;
— розрахунок опору шляхів закорочування, за формулою для вентиляційного вікна.
На підставі отриманих під час магістерської роботи результатів буде проведено порівняння і зроблений висновок про те, який з перерахованих вище методів є найбільш точним.
ВП шахта ім. С. М. Кірова заснована на базі однойменного шахтоуправління, в яке входило дві шахти - шахта № 1 ім. С. М. Кірова і шахта Кіровська-Західна. Шахта № 1 ім. С. М. Кірова була здана в експлуатацію в 1947 році з проектною виробничою потужністю 90 тис. тонн на рік. Шахта Кіровська-Західна була введена в експлуатацію в 1948р. Пласт l1, відносяться до загрозливих з глибини 320 м, а пласт h10в з глибини 230 м. з виробничою потужністю 100 тис. тонн в год.
Виробнича потужність шахти на 1. 01. 2007г. - 600 тис. тонн.
Категорія шахти з метану - небезпечна за раптовими вибросам.
Шахтою ведеться відпрацьовування пластів l1 і h10в.
Пласт l1 відноситься до небезпечних за вибухами вугільного пилу. Пласт h10в безпечний. Пласт l1, відносяться до загрозливих з глибини 320 м, а пласт h10в з глибини 230 м.
Поле колишньої шахти № 1 ім. С. М. Кірова розкрито 3 вертикальні стволами (клітьових, вентиляційним на пласт K42н, вентиляційним на г. 475 м), похилим стволом на пласт l8-1 і для подачі свіжого струменя повітря на гор. 475м пробурена воздухоподающий свердловина d = 3. 2 м. Поле колишньої шахти Кіровська-Західна розкрито 3 вертикальні стволами (клітьовим, скіповим, вентиляційним) шурфом "0" і трьома похилими стволами на пласт h10в: похилим повітроподавального ствола, похилим конвеєрним стовбуром і похилим вентиляційним стволом.
Промислові запаси вугілля по шахті на 1. 01. 2009 року становлять 16, 445 млн. тонн. Підготовлені запаси - 814 тис. тонн.
У 2011 році планується видобуток вугілля двох марок: марок К в обсязі 190 тис. тонн. відвантажується на ЦЗФ "Колосниковська" для коксування, і видобуток вугілля в обсязі 265 тис.тонн марки Т на енергетичні потреби. Загальний обсяг видобутку - 455 тис. тонн.
Технологія рішення задач копальневої вентиляції із застосуванням програмного комплексу "IRS Вентиляція – ПЛА", є певною послідовністю дій, що включає етап підготовки початкової інформації. На цьому, початковому етапі, необхідно підготувати схему вентиляції шахти до введення її в комп'ютер. Особливістю такої підготовки є подання схеми вентиляції у вигляді певної послідовності (мережі) зв'язаних, між собою, гілок. Кожен вузол цієї мережі зв'язує між собою дві або більше виробки (гілки) або частини виробки, як правило, кодування схем вентиляції проводиться при підготовці шахти до депресивної зйомки. При цьому кожному вузлу і гілці на схемі, привласнюється певний номер.
Така нумерація дозволяє ідентифікувати всі виробки шахти або їх частини і визначати фактичний напрям руху повітря в них. При підготовці схеми вентиляції шахти, до подання її в електронному вигляді, неприпустиме її спрощення. Під спрощенням мається на увазі об'єднання декількох вузлів вентиляційної мережі в один або подання на схемі вентиляції, послідовного з'єднання декількох виробок однією гілкою.
Необхідність такого детального подання схеми вентиляції в комп'ютері пояснюється тим, що в послідовному з'єднанні виробок можуть опинитися ділянки з різними кутами нахилу і геометричними параметрами, які формують різні умови розвитку пожежі і пересування людей. При спрощенні схеми вентиляції, коли декілька вузлів, що є місцями спряження (з'єднання) гірничих виробок, замінюються одним ("стягуються в один"), також можливі помилки в побудові зони розповсюдження пожежних газів, оптимальних маршрутів руху людей і моделюванні дії теплових джерел тяги (природна тяга, теплова депресія пожежі).
Стійкість провітрювання розраховується на ПЕОМ за допомогою програмного комплексу "IRS Вентиляція ПЛА". Спочатку визначаємо нормальний повітророзподіл у шахтній вентиляційній мережі. Джерелом початкової інформації являються депресивні зйомки. Головною особливістю розрахунку є урахування дії природної тяги. Природна тяга, що діє в стволах, похилих виробках виїмкових полів і дільницях, визначається за даними, які приводяться в звітах про депресивні зйомки.
У першому випадку відповідне значення природної тяги вводять в гілку, що моделює дільницю ствола з вихідним потокам, що примикає до каналу вентилятора головного провітрювання, в другому – у верхню частину похилої виробки з вихідним потокам виїмкового поля, а в третьому – у похилу виробку виїмкової дільниці.
У виїмкових полях, де в вихідний потік видається по декількох похилих виробках, природна тяга вводиться у верхню частину кожної з цих виробок. Значення природної тяги у всіх випадках приймають максимальним, розрахованим за вимірами температур для найхолоднішої пори року.
Стійкість вентиляційного потоку в гірничих виробках при пожежі оцінюємо після введення у похилу виробку джерела тяги, моделюючої теплову депресію пожежі. Порушення стійкості провітрювання при пожежі можливе в тих виробках, де після введення теплової депресії зупиняється або змінюється напрям руху вентиляційного потоку. Теплова депресія пожежі визначається з урахуванням можливого місця його виникнення. Причому, при виникненні пожежі у виробці з низхідним вентиляційним потоком, величину теплової депресії і гілку, куди вводитиметься джерело тяги, слід визначати з урахуванням нормального напряму руху потоку повітря.
Якщо в результаті розрахунку встановлено, що під дією теплової депресії може відбутися перекидання вентиляційного потоку, то слід передбачити заходи щодо підвищення стійкості провітрювання. Підвищити стійкість провітрювання похилої виробки при пожежі можна двома способами: зменшенням теплової або збільшенням критичної депресії. Однак вплинути на зміну теплової депресії можна у дуже обмеженій мірі . Тому практичне значення має другий спосіб – підвищення критичної депресії.
Розробку рекомендацій з підвищення стійкості провітрювання слід починати з аналізу схеми провітрювання аварійної дільниці. Виділяють контур, в якому в разі перекидання вентиляційного потоку рециркулюватимуть продукти горіння. На малюнку 4 показаний контур рециркуляції для випадку пожежі в уклоні (див. мал. 2.). Цей контур складається з двох частин, з'єднаних паралельно. Пожежна – включає декілька гілок, з'єднаних послідовно і паралельно. Після перекидання повітряного потоку під дією теплової депресії напрям руху повітря в пожежній частині контуру змінюється на протилежний. У цьому полягає її характерна особливість. Зовнішня частина контуру утворена збійкою, в якій напрям руху повітря після перекидання вентиляційного потоку не змінюється. Слід зазначити, що збійка є лише частиною зовнішньої мережі. По суті зовнішньою частиною контуру є вся шахтна мережа за винятком пожежної частини.
Сучасний стан вугільних шахт України характеризується складними економічними та горно-геологічними умовами. Підвищується глибина ведення гірничих робіт, що призводить до підвищення температури повітря, погіршення умов проведення і підтримання гірничих виробок. Безпека схем вентиляції зменшується внаслідок підвищення довжини гірничих виробок. В цих умовах питання вентиляції вугільних шахт набувають особливу вагу. Вони мають прямий зв’язок з охороною праці і їх вирішення на сучасному рівні є запорукою підвищення безпеки праці.
В останні двадцять років набуло поширення використання програмного забезпечення для моделювання вентиляційних мереж вугільних шахт. Ці програмні комплекси дозволяють автоматизувати низку питань пов’язаних з прогнозуванням і регулюванням розподілу повітря в шахтних вентиляційних мережах, а також підготовку і підтримання планів ліквідації аварій.
1.Керівництво з проектування вентиляції вугільних шахт.Киев 1994г.
2. Правила безпеки у вугільних шахтах. - М.: Недра, 1986, - 387с.
3.Болбат І.Є., Лебедєв В.І., Трофимов В.А. Аварійні вентиляційні режими у вугільних шахтах - М.: Недра, 1992 р., - 204с.
4.Трофімов В.О., Булгаков Ю.Ф., Кавєра О.Л., Харкові М.В. Аерологія шахтних вентіляційніх мереж. - Донецьк, 2009. - 87 с.
5.Лебедєв В.І. Дослідження вентиляційних режимів при пожежах в ухилах полях шахт Донбасу: Автореф. дис. ... Канд. техн. наук - Донецьк, 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.Перемички шахтні Електронний ресурс.– Режим доступа: посилання [http://www.sp-ufa.ru/catalog17.htm]